简单的3．3V 备用电源的解决方案

数据丢失是电信、工业和汽车应用中的一个问题，在这些应用中，嵌入式系统需要可靠的电源供应。在硬盘驱动器和闪存执行读写操作期间，突然断电可能会损坏数据。设计人员经常使用电池、电容器和超级电容器来存储足够的能量，以便在电源中断期间短时间支持关键负载。

LTC3643 备用电源允许设计人员使用相对便宜的存储元件：低成本电解电容器。在这里介绍的备用或保持电源中，LTC3643 在电源存在时将存储电容器充电至 40V，并在电源中断时将其放电至关键负载。负载（输出）电压可以编程为 3V 至 17V 之间的任何电压。

LTC3643 很容易适合 5V 和 12V 轨的备用解决方案，但 3.3V 轨解决方案需要格外小心。LTC3643 的工作电压为 3V，相对接近标称的 3.3V 输入电压水平。如图 1a 所示，当使用阻塞二极管将备用电压源与非关键电路去耦时，这就太紧了。如果 D1 是一个肖特基二极管，它的正向压降——作为负载电流和温度的函数——可以达到 0.4V 至 0.5V，足以使 LTC3643 V IN  引脚上的电压低于 3V 值。结果，备用电源电路可能无法启动。

一种可能的解决方案是将二极管移动到供电 DC/DC 转换器 D2 的输入端，如图 1b 所示。不幸的是，在这种情况下，连接到上游 DC/DC 电源的非关键负载可以从备用电源获取电力，从而为关键负载留下更少的能量。

3.3V 备用电源操作

图 2 显示了一种产生 3.3V 备用电源的解决方案，该电源使用阻断 MOSFET 为关键负载保留能量。图 1 中所示的阻塞二极管被 Q1 取代，Q1 是一个低栅极阈值电压功率 P 沟道 MOSFET。

在 3.3V 环境中操作备用电源的关键是添加串联 RA-CA 电路。启动时，随着输入电压升高，通过电容器 CA 的电流由等式 I C  = C ? (dV/dt) 决定。该电流在 RA 上产生一个电位，足以增强 Q2，一个低栅极阈值电压小信号 N 沟道 MOSFET。当 Q2 导通时，它将 Q1 的栅极拉至地，提供了一条从输入电压到 LTC3643 的电源引脚 V IN的极低电阻路径  。一旦将 3.3V 电压施加到转换器，它就会启动，下拉 Q1 的栅极和 PFO 引脚，并开始为存储电容器充电。

当 3.3V 电源轨达到稳态时，I C  电流减小到 RA 两端的电压低于 Q2 栅极阈值电平且 Q2 关闭的程度，不再影响备用转换器的功能。此外，PFO 引脚将 R3A 接地，将 PFI 引脚电源故障电压电平重置为 3V，以确保转换器在输入电压源断开时保持运行。

电路功能

图 3 中的波形显示了 3.3V 电源轨启动时的结果。随着输入电压升高，Q2 的栅极也会升高，从而将 Q1 的栅极拉低。Q1 保持增强状态，允许完整的 3.3V 电压到达 LTC3643，绕过 Q1 体二极管。，Q2 的栅极电压降至阈值电平以下，Q2 关断——此时 LTC3643 已全面运行并控制了 Q1 的栅极。

这里展示了 LTC3643 的多功能性：特别是它能够限制用于为存储电容器充电的升压转换器的充电电流。在总电流必须化的情况下，例如当有长线路或高阻抗电压源时。可以将升压电流设置得相对较低，以限度地减少充电电流对输入电压降的影响。这对于 3.3V 电源轨尤为重要。在图 2 中，0.05Ω 的电阻 RS 为升压转换器充电电流设置了 0.5A（10.5A 负载）的限制（可能设置限制为 2A）；其余的交付给负载。

图 4 显示了 3.3V 轨丢失时的波形。随着输入电压下降，Q2栅极电压保持不变，接近地，Q2保持关断状态。相反，Q1 栅极电压急剧上升至 3.3V。这将关闭 Q1，Q1 的体二极管充当阻塞二极管，将负载与输入去耦。此时备用电源接管工作，LTC3643 通过对存储电容器放电向关键负载提供 3.3V。

结论

此处介绍的电路使 LTC3643 能够用作 3.3V 电源轨的备用电源解决方案。LTC3643 通过采用低成本电解电容器作为储能元件简化了备用电源。