česky english Vítejte, dnes je neděle 29. květen 2022

Se superkapacitou na maximu i při výpadku napájení

DPS 5/2021 | Vývoj - články
Autor: Ing. Jan Robenek

Bez energie se zkrátka neobejdeme – my, ale ani naše elektronická zařízení. Otázkou však zůstává, jaké množství ve skutečnosti potřebujeme a co se taky bude dít, když není její zdroj najednou k dispozici.

Pro ještě delší výdrž

Některé věci by vývojáři rozhodně neměli ponechat náhodě. Patří k nim rovněž situace, kdy se zapojení právě ocitne bez napájení, ať již na malou chvíli, nebo snad i dlouhodoběji. Spousta zařízení však díky svému nižšímu proudovému odběru nemusí okamžitě sáhnout po záložním akumulátoru, který se nám již léta logicky nabízí, protože si bohatě vystačí s připojeným superkapacitorem, příp. též jejich bankou. Zapracovat do návrhu vhodný systém přitom není vůbec složité.

Ve společnosti Maxim Integrated pro takové účely nedávno představili integrované obvody MAX38889 s působností do +125 °C, vystupující jako obousměrné, 3A snižující/zvyšující regulátory se všemi předpoklady pro efektivnější činnost záložního systému na ještě menší ploše desky [1]. Uplatní se u zapojení pracujících v napěťovém rozsahu od 2,5 V do 5,5 V, zatímco na straně superkapacity lze dále klesnout až na 500 mV. Jako typické aplikace zde výrobce zmiňuje chytrá měřidla spotřeby, palubní kamery, přenosná zařízení s vyjímatelnou baterií, průmyslové snímače apod.

Obr. 1 regulátor (jpg)

Na cestě mezi systémem a jeho úložištěm

Jak ale flexibilní záložní prvky MAX38889 o rozměrech 3 × 3 mm, dodávané v pouzdrech typu TQFN se 16 vývody, které si výrobce při odběru jednoho tisíce kusů cení na 2,36 dolaru, ve skutečnosti pracují? Je-li k dispozici hlavní napájení a velikost jeho napětí neklesá pod minimální prahovou úroveň systému, pracuje regulátor v režimu nabíjení a při doplňování energie superkapacitoru počítá s maximálním proudem tekoucím indukčností o velikosti až 3 A. Jakmile je proces dobíjení završen, zapojení odebírá pouze 4 μA, zatímco záložní zdroj energie dále udržuje v připraveném stavu.

obr. č. 2 diagram (jpg)

Při výpadku hlavního napájení nyní regulátor brání systému v tom, aby jeho napětí kleslo pod předem definovanou provozní úroveň, takže s ohledem na regulovaný výstup VSYS zvyšuje napětí superkapacity, zatímco ji vybíjí špičkovým proudem, opět o velikosti až 3 A. Uplatní se přitom adaptivní řízení s proudovým omezením a modulací PFM. Jednotlivé vývody součástky pak umožňují provádět různá nastavení, třeba s ohledem na nejvyšší napětí záložního kondenzátoru, systémové napětí VSYS a také špičkový proud tekoucí indukčností v obou směrech – ta má mimochodem doporučenou velikost 0,47 μH. Nabíjení a také zálohu je zde rovněž možné zakázat. Počítejte i se dvěma stavovými výstupy, Ready či Backup, nebo např. funkcí True Shutdown™ [2].

Obr. 3 deska (jpg)

Odkazy:

[1] Tisková zpráva „Maxim Integrated Continua Regulator Delivers Smallest Size and Tightest Accuracy for Supercapacitor Backup“ z 1. 6. 2021, https://www.maximintegrated.com/en/aboutus/newsroom/newsroomall.html

[2] Obvody MAX38889, https://www.maximintegrated.com/en/products/power/switching-regulators/MAX38889.html

[3] Vývojová deska MAX38889AEVKIT, https://www.maximintegrated.com/en/products/power/switching-regulators/MAX38889AEVKIT.html

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik