适合军事及航空应用的通用电源转换方案
双向超级电容器充电器
超级电容器可用来提供很大的峰值电流,军用硬件中使用的强大伺服系统和起动器需要这种峰值电流。如果电源中断了,那么超级电容器还可充当临时保持电路。在图 2 中,当有输入电压时,功率直接传递给系统负载,并通过隔离二极管传递给 LT8705 超级电容器充电器电路。用 1A 电流给 6 个串联的超级电容器充电至 15V。当去除 12V 输入时,LT8705 反向工作,将超级电容器储存的能量提供给 12V 负载。在这种模式时,可以提供高达 6A 的电流。单个双向电源以这种方式取代了两个传统脉冲宽度调制电源,从而极大地节省了成本、减少了器件数量。由于无需额外的电源布线/管理,从而节省了额外电路所需器件,消除了额外电路导致的功率损耗。
用 1A 电流将 VOUT 充电至 15V 去掉 VIN。
用超级电容器将负载 (吸取 4A 电流) 稳定在 8V
图 2:简化的超级电容器充电器电路
太阳能电池板电池充电器
太阳能电池产生的电流与光照强度成比例,同时开路电压保持相对恒定 (参见图 3)。通过使用输入电压调节环路和 EA3 (参见图 4),LT8705 可以抽取最大功率,这种方法称为最大功率点跟踪。在输出端,通过使用输出电流调节环路和 EA1,LT8705 可作为电池充电器运行,提供恒定充电电流,直到达到预先设定的电压为止,这时,输出电压调节环路可以接管过来 (图中未显示)。
图 3:太阳能电池输出特性
图 4:简化的太阳能电池板电池充电器
便携式电源
就电池组供电的便携式系统而言,LT8705 最初以降压模式工作,以降低电池电压,然后可以自动转变到升压模式,以随着电池电压降低,提供更长的运行时间。图 5 中 4 个输出电源开关的工作可描述为:VIN >> VOUT 时,M1 和 M2 像一个典型的同步降压型稳压器那样工作,同时 M4 接通,M3 断开。当 VIN 接近 VOUT 时,控制器进入降压-升压区,M1 和 M2 就像在降压区那样工作,然后在时钟周期的中间,M3 和 M4 接管过来,如同在升压模式那样工作。当 VIN 下降,并显著低于 VOUT 时,该器件在升压区工作,M1 接通,M2 断开,同时 M3 和 M4 就像一个典型同步升压型稳压器那样工作。
图 5:输出开关及其工作模式的简图
防止故障
在上游方向和下游方向均需要保护高可靠性系统,以防止故障蔓延,上游方向的保护意在避免损坏主电源总线,下游方向则是为了保护电源转换链路中昂贵的电子组件免于由故障导致的损坏。
如果最低 VIN 等适当的工作条件未满足,或者在输入或输出端检测到了过流或过压情况,那么 LT8705 就启动电压闭锁序列。在这种情况下,内部开关和时钟输出被禁止,超时序列开始,这时软启动功能必须重新初始化。如果在过流状况下故障一直持续,那么就不允许软启动功能重新启动转换器。在故障情况消除且预先定义的超时周期结束后,转换器将重新启动,启动速度取决于分配给软启动引脚的电容器的值。超时周期将该器件以及其他下游电源组件从电气和过热压力中解脱出来。
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LT3094: 在 1MHz 具 0.8μVRMS 噪声的负 LDO
LT3094 是一款高性能低压差负线性稳压器,其具有 ADI 的超低噪声和超高 PSRR 架构,适合为噪声敏感型应用供电。该器件可通过并联以增加输出电流和在 PCB 上散播热量。
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具电源系统管理功能的超薄型 μModule 稳压器
LTM4686 是一款双通道 10A 或单通道 20A 超薄型降压 μModule 稳压器。该器件1.82mm 的高度使之可放置到非常靠近负载 (FPGA 或 ASIC) 的地方,从而共用一个散热器。其 PMBus 接口使用户能改变主要的电源参数。