为数据备份和保留提供电源支持的快速入门指南

对于新式数字系统来说，在电源中断期间备份重要的数据是一项重要特性。在嵌入式系统依赖干净不间断电源的电信、工业和汽车应用中，数据丢失是引人关切的。供电的突然中断会导致正在对硬盘驱动器和闪存器进行读写操作时的数据受损。

数据存储器广泛地采用在嵌入式系统中，以用于汽车维护、故障排除和维修工作。在复杂的工业金属加工设备中，在电源断接后必需存储多种工具的位置和状态，以防止在恢复供电时发生设备故障，这一点是极其重要。

传统上，备份电源设计师依赖于高电压电源的存在，以及升压型功率因数校正 (PFC) 电路的大容量电容。当采用这种传统方法时，在供电中断期间，350V 至 400V PFC 输出电压与极大容量电容之组合中的可用能量足以供下游转换器在要求的保持时间里支持关键的负载。保持时间简单地说就是系统安全地完成备份操作所需的时间。

问题是：许多新式电子系统 (例如：汽车) 并不需要 AC/DC 转换器。另外，PFC 的本质已经发生了巨大的变化：在低功率和分布式系统中，小占板面积隔离型反激式转换器正逐步取代“先升压后降压”转换器对。在这些环境中，低电压电源经常是备份设备唯一的可用电源。

所有无电池型备份解决方案均基于电容器存储能量 (W) 的能力。

式中的 C 是电容；VMAX和 VMIN分别是最大和最小电容器电压；VOUT和 IOUT是负载电压和电流；TH是保持时间，即电源在供电中断之后能够把输出电压保持在调节状态的时间。

三种简易型电源保持解决方案

为了在低电压系统中满足保持时间要求，设计师可以增加电容 (常常通过使用超级电容器来实现)，或利用升压转换电路产生一个较高的电压。这两种解决方案都能采用专为支持它们而设计的转换 IC 非常容易地实现，但是两者除了标准的 DC/DC 转换电路之外还需要其他组件。本文将介绍上述解决方案两款有代表性的电路，以及一种用于相对较短保持时间的“较廉价”解决方案 (该解决方案不需要使用额外的控制器或电容器)。

基于超级电容器的电源保持解决方案

我们先来看一款易于实现的超级电容器解决方案，其基于 LTC3110 2A 双向降压-升压型DC/DC 稳压器和充电器 / 平衡器 (详见[1])。该解决方案的电原理图示于图 1。

图 1：基于超级电容器的 LTC3110 备份解决方案 (VIN高达 5.25V)