Журнал РАДИОЛОЦМАН, февраль 2017
Введение
Двунаправленный повышающе-понижающий DC/DC преобразователь LTC3110 заряжает и балансирует ионистор при наличии напряжения на шине питания (например, 3.3 В), и разряжает ионистор на нагрузку, когда напряжение исчезает. LTC3110 поддерживает на шине номинальный уровень напряжения (3.3 В в примере на Рисунке 1) даже в тех случаях, когда напряжение на ионисторе выше или ниже номинального напряжения шины. Такая поддержка нагрузки позволяет производить резервное копирование и сохранение данных во время отключения питания, что крайне важно для многих промышленных и автомобильных приложений.
 |
||
| Рисунок 1. | Типовая схема включения LTC3110. VSYS = 3.3 В, VCAP = 5.0 В. | |
Низкопрофильный источник питания для питания системы резервирования данных
Для промышленных и автомобильных приложений характерны низкое качество и нестабильность напряжения источников питания. В автомобильном оборудовании номинальное напряжение 12 В может изменяться от 4 В при запусках холодного двигателя до 40 В при сбросах нагрузки. 24-вольтовое оборудование, используемое на заводах и фабриках, подвержено влиянию скачков и провалов напряжения, возникающих при работе электрических двигателей и соленоидов.
Однако есть нечто, объединяющее промышленные устройства с потребительской электроникой, – это тенденция к большей компактности и мобильности. Свободного места для электроники в современном промышленном оборудовании становится все меньше. Для промышленных блоков и модулей первостепенное значение имеет объем, и в частности, толщина устройств хранения данных. В связи с этим понятно стремление разработчиков минимизировать профили выбираемых компонентов. В Таблице 1 представлены две группы пассивных компонентов, дифференцированные по толщине: 1 мм и 2.5 мм. Необходимые полупроводниковые компоненты в эту таблицу не включены, поскольку толщина контроллеров, MOSFET и резисторов не превышает 1 мм.
| Таблица 1. | Компоненты преобразователя для решений толщиной 1 мм и 2.5 мм | ||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||
На Рисунке 2 изображена схема низкопрофильного накопителя энергии для системы резервирования или беспроводной передачи данных, где входное напряжение не только меняется в очень широком диапазоне от 4 В до 40 В, но и может полностью прерываться.
 |
||
| Рисунок 2. | Высоковольтное приложение на основе LTC3110. VIN = 4 В … 40 В, VSYS = 3.3 В, VCAP = 5.0 В. |
|
В этом законченном решении для промышленных или автомобильных приложений использованы два преобразователя. Преобразователь, основанный на микросхеме контроллера заряда ионисторов LTC3110, заряжает накопительный конденсатор при наличии входного напряжения, а в периоды отсутствия напряжения обеспечивает систему стабилизированным питанием. В нормальном режиме работы, когда на входе присутствует напряжение источника 4…40 В, питание чувствительных электронных нагрузок и LTC3110 поддерживается понижающим преобразователем на основе LT8608.
Высокоэффективный синхронный понижающий преобразователь LT8608 отличается большим диапазоном входных напряжений, расширенным до интервала 3 В … 42 В. Высокая верхняя граница 42 В позволяет уменьшить объем схем, необходимых для защиты системы, практически устраняя необходимость в диодных ограничителях напряжения (TVS). Понижающий преобразователь поддерживает напряжение системной шины в пределах 3.3 В.
Когда входное напряжение отключается, на смену приходит контроллер заряда ионисторов, и стабилизированное напряжение на шину питания 3.3 В начинает поступать уже с его выхода. Таким образом, в нормальных условиях питание системы обеспечивается напряжением 3.5 В, регулируемым микросхемой LT8608, а при обнаружении аварийных режимов питание системы принимает на себя контроллер LTC3110, выходное напряжение которого равно 3.2 В. Эти напряжения не выходят за границы отклонений, рекомендованных для логических схем с номинальным напряжением питания 3.3 В. Флаг /CHRG может использоваться для информирования цифровых систем о необходимости отключения неосновных нагрузок и служить сигналом к началу резервного копирования или беспроводной передачи данных.
Рисунок 3 иллюстрирует начало процесса смены источников питания системы: понижающий преобразователь LT8608 выключается, и одновременно включается контроллер заряда ионисторов LTC3110.
 |
||
| Рисунок 3. | Переключение источников питания системы. (VSYS – напряжение нагрузки, VIN – входное напряжение, /CHRG – флаг статуса). |
|
Заключение
Высокоинтегрированное устройство заряда и балансировки ионисторов LTC3110 может использоваться в низкопрофильных решениях, предназначенных для резервного копирования и сохранения данных в автомобильных и промышленных приложениях.
Купить LTC3110 на РадиоЛоцман.Цены
