本應用筆記建議采用MAX38888的參考電路設計。MAX38888在沒有系統供電軌（V.SYS），通過釋放其存儲的電荷。超級電容的穩壓器提供的備用電壓比系統電源軌低 12.5% （V.SYS） 當系統導軌 （V.SYS） 被刪除。本應用筆記中的參考設計解釋了如何將備份電壓保持在最小SYS充電電壓的5%以內。此應用增強功能適用于需要后備調節窗口嚴格小于 5% 或小于最小充電電壓 （V.SYS).

介紹

隨著對高性能便攜式電子設備、物聯網、計量設備和手持設備的需求不斷增長，對備用電源應用的需求有增無減。通常，通過指示備用可用性來高效快速地提供備用電源變得至關重要。

MAX38888為基于超級電容的雙向功率傳輸穩壓器，具有用于備用電源應用的共享電感。MAX38888無需額外的功率轉換器，同時將降壓和升壓操作集成在單個IC中，外部元件數量最少，從而最大限度地節省成本。

本應用筆記討論了基于MAX38888的具有可編程備份電壓的超級電容備份穩壓器，以及如何將備份電壓保持在最小SYS充電電壓的5%以內。

關于MAX38888可逆降壓/升壓穩壓器

MAX38888可逆降壓/升壓穩壓器在有輸入電壓時對存儲電容充電，并在電源中斷時提供穩定的系統輸出。MAX38888為存儲電容或電容組備份穩壓器，設計用于在存儲元件和系統電源軌之間高效傳輸功率，采用相同電感進行可逆降壓和升壓操作。

當主電源存在且高于最小充電電源電壓時，穩壓器以降壓模式工作。它以高達 500mA 的峰值電感電流 （RISET-20K） 為存儲元件充電。一旦存儲元件充電，電路僅消耗2.5μA電流，同時保持超級電容器或其他存儲元件處于就緒狀態。穩壓器在升壓模式下工作，防止系統在主電源被移除時降至最低工作電壓以下，從而以高達 2.5A 的峰值電感電流 （RISET-20K） 對存儲元件放電。

圖2所示為MAX38888降壓/升壓穩壓器的典型應用電路。

圖2.MAX38888的典型應用電路

備份模式需要更嚴格的監管

某些應用的工作在電源電壓的 ±5% 以內。RS232、RS-485 等示例在備用模式下需要更嚴格的電源電壓調節。在少數應用中，SYS 電壓來自下游穩壓器。因此，在備份過程中需要更嚴格的監管。MAX38888的后備電壓比目前的最低充電SYS電壓低12.5%。MAX38888的備份電壓可以配置為最小充電SYS充電電壓的5%以內。

這里考慮以下用例：

最小 SYS 充電電壓 = 5.1V

超級電容電壓范圍 = 1.5 V 至 2.7V

放電模式下的峰值電感電流 = 2.5A。

充電模式下的峰值電感電流 = 0.5A

無系統電壓時的備用電壓 = 4.46V（無附加電路）

無系統電壓時的備用電壓 = 4.85V（帶附加電路）

電路說明

圖3所示為電路圖，其中包含一個附加電路，用于將備用電壓調節到最小SYS電壓的5%以內。

圖3.具有降低遲滯的電路圖。

MAX9064為毫微功耗比較器，集成電壓基準為200mV，額定工作電流僅為40nA （典型值）。比較器配置有跳變點，使用來自 SYS 電壓的分壓器電阻 Rf1 和 Rf2（圖 3）來激活一對 NMOS 信號 MOSFET。在這種情況下，比較器跳閘電壓設定為4.95V。這里使用兩個N溝道FET Q1和Q2，具有低導通電阻。

MAX38888根據FBS和FBCH電壓進入充電模式。如果FBS電壓大于0.56V，FBCH小于0.5V，則進入充電工作模式。

比較器同相端的電壓大于充電階段的內部閾值電壓。因此，比較器的輸出變為高電平，驅動MOSFET Q1。Q1 打開，Q2 關閉。

當Q2關斷時，FBS電壓由R6、R5和R10電阻設置。 此處，5.1是最小系統充電電壓。

五世FBS?0.56V 和 V福爾奇< 0.5V。因此，超級電容器充電高達2.7V。RDY標志置位，電路僅吸收2.5μA電流，同時保持存儲元件處于就緒狀態。

MAX38888的最小升壓/備份電壓取決于從SYS連接到GND和V的電阻分壓器FBS電壓。穩壓器僅在 V 時升壓FBS< 0.5V。

當SYS電壓被移除時，比較器跳變電壓設定為4.95V。一旦最小充電SYS電壓低于4.95V，比較器的同相端子就小于內部基準電壓。因此，比較器的輸出變為低電平，驅動MOSFET Q1。Q1 關斷，從而接通 MOSFET Q2，從而使電阻 R10 短路。因此，FBS電壓僅由R5和R6電阻設置。

MAX38888升壓電壓由下式給出：

現在備份電壓是4.85V，而不是4.46V。某些 SYS 引腳上的紋波較高的應用要求 SYS 引腳上的電容更高，以避免充電和放電操作之間的來回。

電路工作波形 - 修改前后

高分辨率圖像 ?

圖4.修改前后電路操作的差異

MAX38888升至4.85V，備份期間附加電路。

圖5.比較備份電壓的差異并顯示比較器閾值。

結果

圖6.比較結果。

結論

MAX38888為高度集成的高性能超級電容穩壓器，可用于多種應用中的備份。上述基準電壓源、原理圖和波形捕獲可用于基于超級電容的備用穩壓器，通過選擇電阻器、MOSFET和比較器，將備用電壓配置為最小充電電壓的5%以內。所提出的解決方案支持需要嚴格監管的備份應用程序。

審核編輯：郭婷