Компактное высокопроизводительное зарядное устройство LTC3110 для суперконденсаторов

31 августа

управление питаниемответственные примененияAnalog Devicesстатьяинтегральные микросхемыDC-DCрезервное питаниеионистор

Виктор Хасиев (Analog Devices)

Компания Analog Devices представляет высокопроизводительное компактное зарядное устройство LTC3110 с возможностью заряда и балансировки суперконденсаторов, предназначенное для реализации резервного питания в автомобильных и промышленных применениях.

Рекомендации по проектированию DN558

Двунаправленный повышающе-понижающий DC/DC-регулятор LTC3110 производства Analog Devices заряжает и балансирует суперконденсаторы при наличии напряжения на шине (например, 3,3 В) и разряжает суперконденсаторы в нагрузку при отключении внешнего питания. На рисунке 1 показана типовая схема включения LTC3110, которая обеспечивает поддержку номинального уровня шины 3,3 В, если напряжение суперконденсатора выше или ниже номинального значения. Такая схема позволяет поддержать рабочее напряжение, пока происходит резервное копирование и сохранение данных во время сбоев электроэнергии.

Рис. 1. Пример LTC3110 при Vsys = 3,3 В, Vcap = 5 В

Рис. 1. Пример LTC3110 при Vsys = 3,3 В, Vcap = 5 В

Низкопрофильный источник питания для резервирования данных

Промышленные и автомобильные приложения отличаются отсутствием стабильных высококачественных источников напряжения. В автомобильной среде номинальное напряжение на шине 12 В во время холодного запуска и смены нагрузки может изменяться с 4 В до 40 В и выше. Шины оборудования на 24 В, используемые на фабриках и заводах, подвержены всплескам и падениям напряжения вследствие включенных электродвигателей и соленоидов.

Однако у промышленного применения есть кое-что общее с массовой потребительской электроникой: тенденция к повышению портативности и мобильности. Место для электроники внутри современного промышленного оборудования сокращается. Объем, в частности — высота блока хранения данных, имеет большое значение в промышленных сборках и модулях. Исходя из этого, предлагаемое решение направлено на минимизацию габаритов выбранных компонентов. В таблице 1 показаны две группы пассивных компонентов, имеющих толщину 1 и 2,5 мм. Необходимые дополнительные полупроводниковые компоненты не указаны в списке, поскольку толщина контроллеров, полевых МОП-транзисторов и резисторов не превышает 1 мм.

Таблица 1. Компоненты преобразователя для профилей высотой 1 мм и 2.5 мм

Высота, мм L1 L2 CS1 CIN1
Производитель Wurth Elektronik Wurth Elektronik CAP-XX TDK
1 74437321022 74437321056 2 × HS103F 2 × C3216JB1H475K085AB
2,5 74437334022 74437334056 HS206F C3225X7R2A225K230AB

На рисунке 2 показана схема низкопрофильного решения для хранения энергии резервного копирования или беспроводной передачи данных в ситуациях, когда входное напряжение меняется в весьма широком диапазоне 4…40 В, а также когда возможен обрыв входного напряжения.

Рис. 2. Схема высоковольтного использования LTC3110, Vin = 4…40 В, Vsys = 3,3 В, Vcap = 5 В

Рис. 2. Схема высоковольтного использования LTC3110, Vin = 4…40 В, Vsys = 3,3 В, Vcap = 5 В

В этой схеме используются два преобразователя для создания законченного промышленного/автомобильного решения. Преобразователь, основанный на зарядном устройстве суперконденсатора (SCCH) LTC3110, заряжает накопительный конденсатор при наличии входного напряжения и далее может обеспечить стабилизированное выходное напряжение при сбое питания системы. В нормальных же условиях эксплуатации при входном напряжении, равном от 4…40 В, при подключенной чувствительной электронике и со включенным преобразователем LTC3110 стабилизированное напряжение системы обеспечивается за счет понижающего преобразователя (SDC) на базе LT8608.

LT8608 – это высокоэффективный синхронный понижающий преобразователь с малым потреблением в спящем режиме и с высокой степенью интеграции широкого входного диапазона напряжения 3…42 В. Верхний уровень диапазона 42 В сводит к минимуму необходимую обвязку для защиты системы. Таким образом практически устраняется необходимость в традиционных диодах-ограничителях переходных процессов (TVS). SDC поддерживает напряжение системы в пределах 3,3 В.

Если входное напряжение отключено, SCCH берет на себя управление, запитывая регулируемую шину 3,3 В. LT8608 выдает 3,5 В на системную шину при нормальных условиях, а LTC3110 выдает 3,2 В, когда регистрирует сбой питания, и продолжает поддерживать нагрузку. Эти напряжения питания находятся в диапазоне рекомендуемых пределов для блоков питания логики 3,3 В. Уровень CHRG может использоваться для предупреждения цифровых систем об отключении второстепенных нагрузок и начале резервного копирования данных или беспроводной передачи.

На рисунке 3 показано начало процесса переключения. При отключенном входном напряжении SDC отключается, пока SCCH включается.

Рис. 3. Переключение: загрузка шины системы Vsys, входное напряжение Vin, состояние уровня CHRG

Рис. 3. Переключение: загрузка шины системы Vsys, входное напряжение Vin, состояние уровня CHRG

LTC3110 – это высокоинтегрированное, высокопроизводительное зарядное устройство с возможностью балансировки суперконденсаторов, которое может быть реализовано в компактных решениях для хранения и резервного копирования данных в автомобильных и промышленных применениях.

Оригинал статьи

Перевел Дмитрий Кокшаров по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Наши информационные каналы

О компании Analog Devices

  Компания Analog Devices (AD, ADI) основана в 1965 году в Кембридже, штат Массачусетс, США двумя инженерами – выпускниками Массачусетского Технологического института (MIT) Рэем Стейтой (Ray Stata – первый президент и CEO) и Мэттью Лорбером (Matthew Lorber) с целью разработки и производства интегральных операционных усилителей (ОУ) – новых в тот момент на бурно развивающемся рынке полупроводниковой электроники изделий. Уже через три года продажи компании достигли 5,7 млн. USD. К 1970 AD о ...читать далее

Товары
Наименование
LTC3110EFE#TRPBF (AD)
LTC3110HFE#TRPBF (AD)
LTC3110IUF#PBF (AD)
LTC3110IUF#PBF (AD-LTC)
LTC3110EUF (AD)
LTC3110HUF#TRPBF (AD)
LTC3110IUF#TRPBF (AD)
LTC3110EUF#PBF (AD)
LTC3110EUF#PBF (AD-LTC)
LTC3110IFE#PBF (AD)
LTC3110IFE#PBF (AD-LTC)
LTC3110EFE#PBF (AD)
LTC3110EFE#PBF (AD-LTC)
LTC3110EUF#TRPBF (AD)
LT8608BHDC#TRMPBF (AD)
LT8608BIDC#TRPBF (AD)
LT8608EMSE#TRPBF (AD)
LT8608HMSE#TRPBF (AD)
LT8608IMSE#TRPBF (AD)
LT8608BHDC#TRMPBF/500 pcs (AD)
LT8608EDC#TRMPBF (AD)
LT8608HDC#TRMPBF (AD)
LT8608IDC#TRMPBF (AD)
LT8608BEDC#TRMPBF (AD)