就备份应用而言,超级电容器可能是优于电池的选择
电源通路控制和理想二极管
LTC3226 含有一个理想二极管控制器,该控制器通过 GATE 引脚控制输入 VIN 和输出 VOUT 之间连接的外部 PFET 的栅极。参见图 2 以了解详细信息。在正常工作条件下,这个外部 FET 构成了从输入到输出的主电源通路。就非常轻的负载而言,该控制器在输入和输出电压之间的 FET 上保持了 15mV 的增量。倘若 VIN 突然降至低于 VOUT,那么该控制器就快速彻底关断 FET,以防止从 VOUT 返回输入电源的任何反向传导。
图 2:LTC3226 的方框图
EXTERNAL PFET:外部 PFET
GATE :栅极
IDEAL DIODE CONTROLLER:理想二极管控制器
1x / 2x MODE CHARGE PUMP:1x / 2x 模式充电泵
CLAMP BALANCER:箝位平衡器
DELAY:延迟
工作模式
LTC3226 有两种工作模式:正常模式和备份模式。如果 VIN 高于外部可编程的 PFI 门限电压,那么该器件就处于正常模式,在这种模式时,功率通过外部 FET 从 VIN 流到 VOUT,且内部充电泵保持接通,直至达到超级电容器组的 Top-Off 电压为止。如果 VIN 低于该 PFI 门限,那么该器件就处于备份模式。在这种模式时,内部充电泵关断,外部 FET 关断,但 LDO 接通,以用存储的电荷提供负载电流。参见图 3 以了解详细信息。
图 3:LTC3226 从正常模式切换到备份模式时的瞬态波形
Normal-to-Back-Up Mode Switching Transient Waveform:从正常模式切换到备份模式时的瞬态波形
VOLTAGE:电压
TIME:时间
电压箝位电路
LTC3226 充电泵配备了用于将任意超级电容器两端的电压限制为一个 2.65V 的最大可容许预设电压的电路。如果顶部电容器两端的电压 (VMID-VCPO) 在 CPO 引脚达到目标电压之前达到了 2.65V,那么充电泵就通过 CPO 引脚停止对电容器组中顶部电容器充电,切换到 1x 模式,并通过 VMID 引脚直接向底部的电容器提供电荷,直至电容器组的电压达到设定值为止。如果底部电容器两端的电压在电容器组达到目标值之前达到 2.65V,那么充电泵就通过 CPO 引脚继续向电容器组中顶部的电容器提供电荷,而且并联稳压器接通,以泄放底部电容器的电荷,防止 VMID 引脚电压进一步上升。并联稳压器能对约为 315mA (在 1x 模式) 的最大可允许充电电流分流。倘若两个电容器都超过了 2.65V,那么充电泵就关断大多数电路,进入休眠模式。
漏电流平衡电路
LTC3226 备有一个内部漏电平衡放大器,该放大器将 VMID 引脚电压维持在刚好等于 CPO 引脚电压一半的数值上。不过,该放大器的提供电流 (约为 4.5mA) 和吸收电流 (约为 5.5mA) 能力有限。这个放大器用来应对由漏电流引起的超级电容器的微小失配,由于有缺陷,因此不用来矫正大的失配。只要输入电源电压高于 PFI 门限,平衡器就工作。该内部平衡器无需外部平衡电阻器。
表 2 显示了对凌力尔特超级电容器充电器系列各款器件的比较。
表 2:凌力尔特超级电容器充电器的比较
器件型号 |
LTC3226 |
LTC3225/-1 |
LTC4425 |
LTC3625/-1 |
超级电容器充电拓扑 |
1x/2x 充电泵 + LDO |
1x/2x 充电泵 |
具 50mΩ 理想二极管的 线性充电器 |
降压 (从 Vin) / 升压 (从 Vmid) 稳压 |
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