使用单个超级电容器保持系统正常运行

该设计解决方案为电池和线路供电系统中的备用系统电源提供了一种新颖的解决方案。优雅的架构采用单个超级电容器运行，提供严格稳压的 5V 输出，电流高达 3A，效率高达 94%。

介绍

现代生活现在需要连续运行和恒定的正常运行时间。曾经仅限于使用不间断电源 （UPS） 的医院和数据中心等关键任务安装，从家庭到公用事业仪表再到扫描仪，许多系统现在都使用备用电源。超级电容器技术和模拟电源的进步现在使为系统添加备用电源比以往任何时候都更加紧凑和方便。

虽然存在许多类型的备用电源选项，但超级电容器为板级电子设备提供了一种优雅的解决方案。与传统电容器相比，超级电容器的单位体积或质量能量要大得多，可以驱动系统更长时间，提供比“最后一次喘息”更多的操作。与可充电电池相比，超级电容器充电速度更快，并且可以承受更多的充电周期。超级电容器在短期突发模式下最有效，是停电和电池更换等短时停电期间系统备份的绝佳选择。

实现备用电源电路曾经是一项重大任务。图1中的图像显示了一个假设的系统，其中两个或多个超级电容为5V系统提供备份。典型的超级电容充电至2.7V。为了提供5V电源轨，必须对2.7V进行升压，或者必须使用多个超级电容器来产生5V输出。在图1中，两个或多个超级电容器保证了可靠的5V电源轨可用。电池平衡（有源或无源）带来了额外的成本和复杂性，这是使用多个超级电容器时的要求。

图1.该框图显示了一个多超级电容备份系统，该系统具有所需的电池平衡和一个降压转换器，以提供5V输出。

图2显示了使用单个超级电容器的系统。单个超级电容器架构消除了电池平衡的复杂性和成本。在这个更简单的系统中，主系统降压或升压的输出将在5V左右或更高，足以克服二极管两端的压降，并为系统提供5V。超级电容器由充电设备充电，并在需要时通过升压转换器放电。二极管允许主电源或超级电容器为系统供电。

图2.该框图显示了一个单超级电容备份系统，该系统无需电池平衡，并使用升压转换器提供5V输出。

在图3中，Maxim Integrated 的 MAX38889 Continua™ 展示了最简单的电路。MAX38889为可逆降压-升压。MAX38889脱离主系统电源轨，通过降压为超级电容充电。当系统电源断开时，MAX38889检测电源不足并反转，将超级电容升压至适当的系统电压。备份的持续时间取决于系统功耗。MAX38889的特性允许单个2.7V超级电容提供最大功率，同时最大限度地减少额外电路，降低整体BOM成本并简化整体实现。®

图3.该框图显示了使用康德玛MAX38889的系统。这种简单的架构可管理超级电容的充电和放电，同时提供一致的5V输出。

构建用于连续运行的电源架构需要额外的电路和电源。超级电容器特别适合该应用，特别是对于更换电池或断电的5V及以下应用。MAX38889降低了电路复杂度和成本，同时提供高达5.5V和3A输出的高可靠性、单路超级电容方案。

审核编辑：郭婷