Существует ряд приложений, требующих источника бесперебойного питания (ИБП). Примером могут служить RAID-системы для резервного хранения данных, которые должны быть защищены от потери данных в случае отключения электроэнергии в неподходящий момент, например, во время резервного копирования данных. Системы с часами реального времени также требуют непрерывного питания, которое может поступать от батареи или другого резервного источника. Другие приложения включают телеметрию в автомобильной промышленности и системы доставки лекарств, такие как инсулиновые помпы, используемые в здравоохранении.
Рисунок 1. Типичное применение источника бесперебойного питания.
На рисунке 1 показано типичное промышленное применение системы бесперебойного питания (ИБП). В данном случае питание подается на промышленный датчик. Надежность системы в первую очередь зависит от источника питания датчика. Для зарядки суперконденсатора при наличии системного напряжения используется интегральная схема линейного регулятора заряда. Если системное напряжение падает, энергия из системы хранения повышается до требуемого уровня напряжения питания с помощью повышающего регулятора. Эта система работает хорошо, но ее сложно реализовать, поскольку она требует множества различных преобразователей мощности. Кроме того, во многих приложениях важно, чтобы энергия не поступала из системы хранения обратно в источник питания (рисунок 1). Как показано на рисунке 1, суперконденсатор должен питать только схему датчика, а не какие-либо другие электронные компоненты, которые могут быть подключены к сети 24 В (показано слева на рисунке 1). Система хранения обычно предназначена для питания локальной нагрузки, а не всей системы, подключенной к источнику питания 24 В. Это обуславливает наличие диода D на рисунке 1.
Рисунок 2. Концепция непрерывного резервного питания с многочисленными интегрированными функциями системы.
На рисунке 2 представлена новая концепция, поддерживаемая микросхемой Analog Devices MAX38889. Это высокоинтегрированное резервное решение под названием Continua™ для линий электропередачи напряжением до 5 В. Для его работы требуется всего одна микросхема с несколькими внешними пассивными компонентами. MAX38889 имеет встроенный полумостовой преобразователь, работающий попеременно в высокоэффективных режимах понижения и повышения напряжения.
На рисунке 3 показана реализация миниатюрного резервного решения Continua с использованием ADI MAX38889.
На рисунке 3 показана полная рабочая схема. Логические и силовые переключатели интегрированы, поэтому, помимо суперконденсатора, требуется лишь небольшой внешний индуктор на уровне микросхемы и несколько резервных конденсаторов.
Интегрированный высоковольтный (Hs) силовой переключатель работает с использованием технологии True Shutdown™ от ADI. В результате напряжение системы может быть отделено от напряжения конденсатора, поэтому ток от конденсатора к системе не течет, если напряжение на конденсаторе повышается.
Хотя на рынке существует множество резервных решений для различных диапазонов напряжения и тока, MAX38889 Continuous представляет собой уникальное резервное решение с компактной конструкцией, которое легко подключается к сети питания 5 В или 3,3 В с минимальными затратами на разработку и внедрение. Это решение также обладает высокой эффективностью преобразования до 94% как в режиме заряда, так и в режиме разряда, что минимизирует размер и стоимость накопителя энергии.
Об авторе:
Фредерик Достал — эксперт по управлению энергопотреблением с более чем 20-летним опытом работы в этой области. После изучения микроэлектроники в Эрлангенском университете (Германия) он в 2001 году присоединился к компании National Semiconductor, где работал инженером по применению в полевых условиях, получив обширный опыт внедрения решений по управлению питанием в проектах заказчиков. За время работы в National он также четыре года провел в Финиксе, штат Аризона (США), работая инженером по применению импульсных источников питания. В 2009 году он перешел в компанию Analog Devices, где занимал различные должности, работая над продуктовой линейкой и европейской технической поддержкой, и в настоящее время делится своими обширными знаниями в области проектирования и применения в качестве эксперта по управлению питанием. Фредерик работает в офисе ADI в Мюнхене, Германия.
