如何使用超级电容器设计简单、不间断的电源

Frederik Dostal

在许多应用中，无论在何种情况下，电源电压都要持续可用，这一点很重要。这并不总是那么容易确保。新概念可以为具有极其紧凑设计的不间断电源提供最佳解决方案。

有几种应用需要不间断电源。一个例子是用于冗余数据存储的RAID系统，必须对其进行保护，以便在不方便的时间（例如在数据备份活动期间）发生电源故障时不会丢失任何数据。具有实时时钟的系统也必须连续供电。这可能来自电池或其他备用解决方案。其他应用包括汽车行业的遥测应用和用于管理药物的系统，例如，医疗保健领域使用的受控胰岛素泵。

图1.不间断电源的典型应用。

图1显示了不间断电源的典型工业应用。在这里，为工业传感器供电。系统的可靠性主要取决于该传感器的电源。线性充电稳压器IC用于在系统电压可用时为超级电容器充电。如果系统电压下降，则来自储能系统的能量通过升压稳压器升至所需的电源电压电平。该系统运行良好，但难以实施，因为需要许多不同的能量转换器。此外，在许多应用中，重要的是没有能量从储能系统流回电源（如图1所示）。如图1所示，超级电容器应仅为传感器电路供电，而不应为可能连接到24 V线路的任何其他电子设备供电（如图1左侧所示）。储能系统通常设计为为本地负载供电，而不是连接到24 V电源电压的完整系统。因此，图1中的二极管D是必需的。

图2.具有众多集成系统功能的康体卡备份概念。

图2显示了ADI公司MAX38889支持的新概念。它是一种高度集成的备份解决方案，称为 Continua™，适用于高达 5 V 的电源轨。只需一个带有几个无源外部元件的IC。MAX38889集成半桥，交替工作在高效降压和升压模式。

图3.采用ADI公司的MAX38889的小型Continua备份方案实现。

图3所示为一个完整的可操作电路。逻辑和电源开关都是集成的，因此除了超级电容器之外，只需要一个小的外部芯片级电感器和几个备用电容器。

集成的高边电源开关采用ADI公司的真关断™技术执行。因此，系统电压可以与CAP电压分离，这样，如果CAP电压更高，就不会有电流从CAP流向系统。

虽然市场上有大量针对各种电压和电流范围的备份方案，但MAX38889 Continua是一种独特的备份方案，设计紧凑，可轻松添加到5 V或3.3 V电源线中，只需极少的开发和实现工作。该解决方案在充放电模式下还具有高达94%的高转换效率，以最大限度地减小储能的尺寸和成本。

审核编辑：郭婷