在嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制領(lǐng)域，對于具備斷電保護(hù)能力的電源架構(gòu)需求日益增長。瑞薩電子推出的CN274-BBGASPPOCZ評估板，是一款以超級電容作為后備電源的參考設(shè)計(jì)方案，采用ISL85403雙級升降壓控制器和ISL9001A低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO），為需要寬輸入電壓范圍、低功耗及升/降壓功能的負(fù)載點(diǎn)（PoL）應(yīng)用提供了高效率、緊湊型解決方案。瑞薩電子代理商-中芯巨能為您介紹該設(shè)計(jì)方案的工作原理、參數(shù)規(guī)格及配套芯片推薦。

系統(tǒng)組成與工作原理

該電源系統(tǒng)由主控DC/DC轉(zhuǎn)換器ISL85403、LDO穩(wěn)壓器ISL9001A以及超級電容儲(chǔ)能模塊構(gòu)成：

ISL85403 是一款集成127mΩ高邊MOSFET的同步升降壓控制器，支持三種配置模式：同步降壓、雙級升降壓和非反相降升壓模式。本設(shè)計(jì)采用雙級升降壓拓?fù)洌谕獠侩娫创嬖跁r(shí)工作于降壓模式，為后端負(fù)載提供穩(wěn)定輸出；當(dāng)主電源斷開后，自動(dòng)切換至升壓模式，從超級電容中提取能量并維持系統(tǒng)運(yùn)行，最低可利用至0.3V。

ISL9001A 作為輔助電源通道，提供1.8V LDO輸出，最大輸出電流達(dá)300mA，用于為低噪聲或關(guān)鍵路徑電路供電。

超級電容（VCAP） 額定電壓為2.5V，在主電源接入期間由ISL85403管理充電過程。斷電后，超級電容成為系統(tǒng)的備用能源，確保數(shù)據(jù)保存或關(guān)鍵操作的完成。

設(shè)計(jì)規(guī)格參數(shù)

輸入電壓 VIN：12V ~ 14V

ISL85403 輸出電壓 VOUT：3.3V

ISL9001A 輸出電壓 VLDO：1.8V

ISL85403 最大輸出電流：2.5A

超級電容額定電壓：2.5V

應(yīng)用優(yōu)勢

靈活的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：支持多模式配置，適應(yīng)復(fù)雜輸入電壓波動(dòng)場景；

高效的能量回收機(jī)制：超級電容放電深度可達(dá)0.3V，提升能量利用率；

雙路獨(dú)立輸出：一路為主輸出3.3V，另一路LDO為敏感電路提供低紋波電源；

高可靠性與低維護(hù)成本：無電池方案避免了化學(xué)老化問題，適合長時(shí)間待命應(yīng)用；

便捷的接口設(shè)計(jì)：標(biāo)準(zhǔn)測試點(diǎn)布局（TP1~TP5），便于工程師進(jìn)行測量與調(diào)試。

測試流程簡述

將外部電源連接至VIN（TP1）與GND（TP3），負(fù)載接至VOUT（TP5）與GND（TP4）；

設(shè)置輸入電壓為12V~14V，啟動(dòng)系統(tǒng)，此時(shí)ISL85403進(jìn)入Buck模式，超級電容開始充電；

使用示波器監(jiān)測輸出電壓是否穩(wěn)定在3.3V，并確認(rèn)超級電容電壓上升正常；

待超級電容充滿后，斷開主電源，觀察輸出電壓是否仍維持3.3V，同時(shí)監(jiān)測超級電容電壓下降曲線；

可通過TP2（VBOOST）進(jìn)一步分析升壓階段的工作狀態(tài)。

推薦配套芯片

ISL85403：高性能同步升降壓控制器

ISL9001A：低噪聲、高PSRR LDO

其他推薦外圍元件詳見BoM清單，包括濾波電容、功率電感、MOSFET等

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