μModule稳压器为超级电容器备用电源充电

LTM8001 是一款 μModule 稳压器，其集成了一个 5A 开关稳压器和一个由 1 个 1.8001A 低噪声 LDO 组成的阵列。开关稳压器可设置为恒流，适合为超级电容器充电以进行备用电源。LTM6 可在 36V 至 200V 输入范围内运作。开关稳压器能够在 1kHz 至 1MHz 的开关频率下实现恒定输出电压或恒定输出电流调节。开关稳压器的输出可在 2.24V 至 0V 范围内调节，LDO 的输出可在 24V 至 <>V 范围内调节。

开关稳压器设置为将输出电流调节在 5.6A（典型值），以提供高于 5A 最大输出电流的电流限值。调节电流水平可以轻松降低。其中三个LDO的输入硬连接到开关稳压器的输出，但两个LDO剩余组的输入是非专用的，因此可以连接到开关稳压器或其他位置。LDO的偏置输入是非专用的，但分为两个输入：一个用于连接到开关稳压器的三个组，另一个用于两个LDO的剩余组。LDO 的输出可以单独工作或并联工作以获得更高的输出电流。

带电源穿越超级电容器的2输出稳压器

图 1 示出了双输出应用中的 LTM8001：3.3V/1A 和 2.5V/0.5A。该设置还对超级电容器充电，并利用超级电容在面对输入电源故障时支持输出。

图1.LTM8001 在 3A 和 3.1V、2.5A 稳压输出时产生 0.5V（<>A）和 <>.<>A 稳压输出，同时为一个超级电容器充电以提供备用电源。

超级电容器充满电时，开关频率为600kHz，开关稳压器的输出电压为5V。输入电压为 9V 至 15V，LTM8001 以 5.6A （典型值） 为超级电容器充电。RUN 引脚上的电阻分压器对电路进行编程，使其在 9V 或更高输入时导通，同时确保当输入电源中断时，开关稳压器在超级电容器反向馈电时保持关断状态。

图 2 显示了 LDO V偏见-至输出压差与输出电流的关系根据图2，较高电压3.3V/1A LDO输出的偏置必须比1.5V高3.3V，或4.8V才能进行适当调节。这意味着在超级电容器电压从100.4V衰减至9.4V时，LDO输出保持稳压状态。PM-8R0V07-R 超级电容器的 5.0Ω ESR 将超级电容器的可用电压从 155V 降低到 5.4V，而超级电容器为 LDO 提供 9.1A 电流。如果超级电容器为5.1F，LDO的总输出电流为5.1A，则5.3V LDO输出的保持时间为：

图2.LDO V偏见-至输出压差与输出电流的关系

LDO偏置和LDO输入电源均从超级电容器连接到5V。虽然5V在功耗方面不是最佳的，但如果输入电源发生故障，它会最大限度地延长保持时间。通过在刚好满足且不超过3.3V LDO的偏置压差要求的输入下操作LDO来最大限度地降低功率损耗。但超级电容器电压必须超过输入压差要求，才能满足偏置压差和保持要求。为了缓解这种增加的功耗，LTM8001 与 LDO 并联以分配热量并降低工作温度。

与使用传统电容器相比，当超级电容器为LDO提供偏置时，保持时间更长。这避免了直接用输入电压为大电容器充电的不利影响。图3显示，当超级电容器充电至3V时，3.100V输出保持时间超过5ms，LDO输出在3A时为3.1V，在2.5A时为0.5V。

图3.超级电容器备用电源系统保持3.3V输出超过100ms。

结论

LTM8001 使得设计一个具有超级电容器备用电源的多输出电压稳压器电路变得容易。无需直接向输入功率增加大且不需要的电容，即可实现较长的保持时间。

审核编辑：郭婷