电路设计及实验结果 - 一种掉电后备电源的设计方案

　　4 可靠关断电路设计

　　任务完成后能可靠下电，即下电电压迅速且是单调下降的，关断电路的原理如图3所示，主要包括TL431基准电路，LM339运放比较电路两部分，通过检测超级电容两端电压，与设定及比较，形成滞环，完成电路的输出切断，图中滞环比较器在电容电压小于3.5V时电路关断。

　　图3 关断电路的原理图

　　5 实验结果

　　在输出为满载5A和空载的条件下测试，输出与控制占空比波形、电压纹波以及关断电压波形分别如图4、图5和图6所示，电压管段波形如图7所示。

　　图4 空载输出波形，电压平均值为5.0V（左）满载输出波形，电压平均值为4.98V（右）

　　图5 空载时，输出电压波形（2）和占空比波形（1）（左）满载时，输出电压波形（2）和占空比波形（1）（右）

　　图6 空载时，输出电压纹波波形（左）满载时，输出电压纹波波形（右）

　　图7 电压关断时的波形

　　输出空载时，电压为5.0V，纹波峰-峰值50mV;输出电流5A时，电压稳定，为4.98V，在完整工作期间纹波峰-峰值为150mV，负载调整率小于1%，占空比调节稳定；关断电路工作正常，可瞬间关断输出，波形单调，不产生振荡，超级电容从5V下降至3.5V，可供设备以5A持续供电10s，满足设计要求。

　　6 结论

　　本文介绍了一种掉电后备电源的设计，采用超级电容作为储能元件可长期浮充，大电流放电，提高了使用寿命；采用升压型拓扑，优化了超级电容容量配置，可在5V@5A条件下，持续工作10s，并在电容因欠压停止工作时，可迅速关断输出，输出电压单调下降，不产生振荡，满足了大多数设备的需求。