采用MAX38888的参考电路设计

本应用笔记建议采用MAX38888的参考电路设计。MAX38888在没有系统供电轨（V.SYS），通过释放其存储的电荷。超级电容的稳压器提供的备用电压比系统电源轨低 12.5% （V.SYS） 当系统导轨 （V.SYS） 被删除。本应用笔记中的参考设计解释了如何将备份电压保持在最小SYS充电电压的5%以内。此应用增强功能适用于需要后备调节窗口严格小于 5% 或小于最小充电电压 （V.SYS).

介绍

随着对高性能便携式电子设备、物联网、计量设备和手持设备的需求不断增长，对备用电源应用的需求有增无减。通常，通过指示备用可用性来高效快速地提供备用电源变得至关重要。

MAX38888为基于超级电容的双向功率传输稳压器，具有用于备用电源应用的共享电感。MAX38888无需额外的功率转换器，同时将降压和升压操作集成在单个IC中，外部元件数量最少，从而最大限度地节省成本。

本应用笔记讨论了基于MAX38888的具有可编程备份电压的超级电容备份稳压器，以及如何将备份电压保持在最小SYS充电电压的5%以内。

关于MAX38888可逆降压/升压稳压器

MAX38888可逆降压/升压稳压器在有输入电压时对存储电容充电，并在电源中断时提供稳定的系统输出。MAX38888为存储电容或电容组备份稳压器，设计用于在存储元件和系统电源轨之间高效传输功率，采用相同电感进行可逆降压和升压操作。

当主电源存在且高于最小充电电源电压时，稳压器以降压模式工作。它以高达 500mA 的峰值电感电流 （RISET-20K） 为存储元件充电。一旦存储元件充电，电路仅消耗2.5μA电流，同时保持超级电容器或其他存储元件处于就绪状态。稳压器在升压模式下工作，防止系统在主电源被移除时降至最低工作电压以下，从而以高达 2.5A 的峰值电感电流 （RISET-20K） 对存储元件放电。

 

特征	性能
0.8V至4.5V电容电压范围 高达 2.5A 的峰值电感放电电流 充电或放电效率高达 95% 2.5μA 就绪静态电流 高达 2.5A 的峰值电感器放电电流 ±2% 阈值精度 3 毫米 x 3 毫米 x 0.75 毫米 TQFN 封装

图1.充电和放电波形。

 

图2所示为MAX38888降压/升压稳压器的典型应用电路。

图2.MAX38888的典型应用电路

备份模式需要更严格的监管

某些应用的工作在电源电压的 ±5% 以内。RS232、RS-485 等示例在备用模式下需要更严格的电源电压调节。在少数应用中，SYS 电压来自下游稳压器。因此，在备份过程中需要更严格的监管。MAX38888的后备电压比目前的最低充电SYS电压低12.5%。MAX38888的备份电压可以配置为最小充电SYS充电电压的5%以内。

这里考虑以下用例：

最小 SYS 充电电压 = 5.1V

超级电容电压范围 = 1.5 V 至 2.7V

放电模式下的峰值电感电流 = 2.5A。

充电模式下的峰值电感电流 = 0.5A

无系统电压时的备用电压 = 4.46V（无附加电路）

无系统电压时的备用电压 = 4.85V（带附加电路）

电路说明

图3所示为电路图，其中包含一个附加电路，用于将备用电压调节到最小SYS电压的5%以内。

图3.具有降低迟滞的电路图。

MAX9064为毫微功耗比较器，集成电压基准为200mV，额定工作电流仅为40nA （典型值）。比较器配置有跳变点，使用来自 SYS 电压的分压器电阻 Rf1 和 Rf2（图 3）来激活一对 NMOS 信号 MOSFET。在这种情况下，比较器跳闸电压设定为4.95V。这里使用两个N沟道FET Q1和Q2，具有低导通电阻。

MAX38888根据FBS和FBCH电压进入充电模式。如果FBS电压大于0.56V，FBCH小于0.5V，则进入充电工作模式。

比较器同相端的电压大于充电阶段的内部阈值电压。因此，比较器的输出变为高电平，驱动MOSFET Q1。Q1 打开，Q2 关闭。

当Q2关断时，FBS电压由R6、R5和R10电阻设置。 此处，5.1是最小系统充电电压。

五世FBS?0.56V 和 V福尔奇< 0.5V。因此，超级电容器充电高达2.7V。RDY标志置位，电路仅吸收2.5μA电流，同时保持存储元件处于就绪状态。

MAX38888的最小升压/备份电压取决于从SYS连接到GND和V的电阻分压器FBS电压。稳压器仅在 V 时升压FBS< 0.5V。

当SYS电压被移除时，比较器跳变电压设定为4.95V。一旦最小充电SYS电压低于4.95V，比较器的同相端子就小于内部基准电压。因此，比较器的输出变为低电平，驱动MOSFET Q1。Q1 关断，从而接通 MOSFET Q2，从而使电阻 R10 短路。因此，FBS电压仅由R5和R6电阻设置。

MAX38888升压电压由下式给出：

现在备份电压是4.85V，而不是4.46V。某些 SYS 引脚上的纹波较高的应用要求 SYS 引脚上的电容更高，以避免充电和放电操作之间的来回。

电路工作波形 - 修改前后

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图4.修改前后电路操作的差异

MAX38888升至4.85V，备份期间附加电路。

图5.比较备份电压的差异并显示比较器阈值。

结果

图6.比较结果。

结论

MAX38888为高度集成的高性能超级电容稳压器，可用于多种应用中的备份。上述基准电压源、原理图和波形捕获可用于基于超级电容的备用稳压器，通过选择电阻器、MOSFET和比较器，将备用电压配置为最小充电电压的5%以内。所提出的解决方案支持需要严格监管的备份应用程序。

审核编辑：郭婷