MAX38888用于设置备用电源应用中的可变超级电容电压放电门限

本应用笔记建议采用MAX38888的参考电路设计。MAX38888在没有系统电源轨的情况下提供基于超级电容的备份（V.SYS）通过放电其存储的电荷，集成电路（IC）仅在完全充电至由一串电阻器设置的最大可编程电压后支持超级电容器放电功能。本应用笔记中的参考设计将使基于MAX38888的超级电容备份稳压器在V放电后放电超级电容= 1.7V，通过MAX38888的RDY引脚的切换状态指示。此应用增强功能可缩短生产测试时间，并可在可编程超级电容电压阈值下放电

介绍

随着对高性能便携式电子设备、物联网 （IoT）、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也有增无减。通常，必须高效快速地提供备用电源，并指示备用电源的可用性。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无需额外的电源转换器，同时在单个IC中集成降压和升压操作，外部元件数量极少，从而最大限度地节省成本。本应用笔记讨论了基于MAX38888的超级电容后备稳压器，通过电阻串和MOSFET开关设置可编程电压放电门限，并通过IC RDY引脚指示电压变化的状态。

关于MAX38888可逆降压-升压稳压器

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电源，采用相同电感进行可逆降压和升压操作，参见图1。通过提供双向功率传输，该 IC 无需单独的附加电源转换器，并简化了成本节约。典型应用电路如图2所示。

 

特征	性能
2.5V至5V系统输出电压 0.8V至4.5V电容电压范围 高达 2.5A 的峰值电感器放电电流 可编程电压、电流阈值 ±2% 阈值精度 效率高达 95%，充电或放电 2.5μA 就绪静态电流 小型解决方案尺寸 3mm × 3mm × 0.75mm 薄型双列直插式扁平无铅 （TDFN） 封装

图1.MAX38888工作模式

 

图2.MAX38888典型应用电路，具有指示性元件值。

需要可编程超级电容放电电压阈值

在本应用笔记中，图3所示的基准电路提供了以下应用改进：

它提供可编程的超级电容放电电位以及 RDY 状态引脚指示。

它解决了与超级电容准备放电相关的等待时间，直到超级电容充电到最大电压完成。

它解决了以下热插件/输出用例。

例如：可拆卸电池（V.SYS） 用于涓流充电超级电容并快速断开连接。如果电阻器在FBCH引脚上设置的最大超级电容可编程电压由于从V汲取的电荷不足而从未达到.SYS，超级电容放电电路将无法调节最小V.SYS电源轨和Vsupercap放电周期永远不会激活，因为最大可编程Vsupercap没有达到。

对于本研究，请考虑以下用例：

V.SYS= 2.99V 至 4.2V
V超级电容范围 = 1.42V 至 2.71V
电感峰值放电电流 = 2.5A 峰值

电路说明
方块（见图3）描述了MAX38888评估板数据资料中典型应用原理图中为达到可编程V放电门限而修改/添加的元件。

最大超级电容器电压使用从CAP到FBCH到GND的电阻分压器设置。由于电阻容差对电压精度有直接影响，因此这些电阻应具有1%或更好的精度。

在图3原理图中的启动期间，由RDY引脚驱动的MOSFET栅极为低电平，即V一般事务人员< VGS阈值的 MOSFET，并且不导电。这使得电阻R25和MOSFET M1都不是V的有源电阻分压器电路的一部分。帽到GND。最大超级电容电压使用由电阻R1、R2和R3形成的从CAP到FBCH到GND的电阻分压器设置。设置值 910k？对于 R1、V上限最大值在 MOSFET 关断状态下推导为 1.7V，如下式所示

MOSFET 的导通标准为 VGS阈值最大值 = VSYS_min.最大超级电容电压由下式给出：

R2 + R3 = R1 × [（VCAP MAX/0.5） - 1]

在MOSFET OFF（非导电）状态下，图3原理图的最大超级电容电压计算如下：

VCAP MAX_FET_OFF =

 

图3.MAX38888—V电路超级电容放电可编程性。

图4.超级电容放电就绪在1.7V。V.SYS= 4V， I外= 500mA 峰值。

一旦电路达到1.7V的超级电容电压，RDY状态引脚就会被拉高，表明超级电容现在已准备好放电。一旦 RDY 引脚切换为高电平并高于最小值 VGS阈值，MOSFET M1 导通并将 R25 连接到 R1 上。呼吸瘟沙的规模上与R25相比非常少，可以忽略不计。

所以，现在 R25 与 R1 平行：

R25 = 1.1M？
R1 = 910k？
R25 ||R1 

Req = 498k?

替换 498k？等效电阻 在VCAP max公式中，MOSFET导通状态下的超级电容最大放电电压为2.71V。

 

图5：MAX38888准备从V放电SCAP= 1.7V。由于FET（M1）导通，因此一直充电至2.7V。

表 1：修改后的电路物料清单

 

Item	REF_DES	QTY	MFG Part#	Manufacturer	Description
1	R1	1	CRCW0603910KFKEA	Vishay Dale	SMD Resistor, 1%, 0.1W, 910k?, 0603, Thick film.
2	R25	1	CRCW06031M10FKEA	Vishay Dale	SMD Resistor, 1%, 0.1W, 1.1M?, 0603, Thick film.
3	M1	1	FDV301N	On Semi	SMD Logic Level nMOS, 25VDS, 0.22A, SOT23.

 

图6.修改前后MAX38888电路工作波形

可编程电阻R1、R2、R3和R25值可以选择，以及0.8V至4.5V的最小和最大电压。在本应用笔记中，选择R1、R2、R3和R25以获得2.7V的最大超级电容电压，同时允许超级电容从1.7V开始放电。

结论

在本应用笔记中，建议使用具有可编程电压放电阈值的基于超级电容的备用稳压器，可选择电阻和MOSFET开关。超级电容器的放电准备情况通过RDY引脚的切换状态变化来指示。这些应用增强功能缩短了生产运行时间，缩短了产品的可用性，扩展了MAX38888的设计机会。

审核编辑：郭婷