Linear Technology Bidirektionaler 2A-Abwärts/Aufwärts-Supercap-Lader

Bidirektionaler 2A-Abwärts-/Aufwärts-Supercap-Lader für schnelles  Akku-Laden und System-Notstromversorgung
Bidirektionaler 2A-Abwärts-/Aufwärts-Supercap-Lader für schnelles Akku-Laden und System-Notstromversorgung

Der LTC3110 von Linear Technology ist ein bidirektionaler Abwärts-/Aufwärts-Supercap-Lader mit programmierbarer Eingangsstrombegrenzung und aktivem Ladungsausgleich (Balancing) für einen oder zwei in Serie geschaltete Supercaps.

Der LTC3110 von Linear Technology verfügt über zwei Betriebsarten: Backup und Laden. Im Backup-Modus wird der Regler durch die im Supercap gespeicherte Energie gespeist und liefert am Ausgang eine Systemspannung (VSYS) von 1,71 bis 5,25 V. Dabei reicht der nutzbare Eingangsspannungsbereich (VCAP) von 5,5 bis hinab zu 0,1 V. Das bedeutet, dass nahezu die gesamte im Supercap gespeicherte Energie genutzt werden kann. Dadurch kann das Zielsystem länger mit Notstrom versorgt werden, oder es können kleinere Speicherkondensatoren eingesetzt werden. Wenn die reguläre Betriebsspannung vorhanden ist, arbeitet der LTC3110 im Lade-Modus und kann entweder autonom oder auf Befehl hin die Stromflussrichtung umschalten, um die Supercaps zu laden und – bei Systemen mit zwei Supercaps – die Ladung zu balancieren. Der oder die Supercaps können von dem energieeffizienten Abwärts/Aufwärts-PWM (Pulsbreitenmodulator) auf eine Spannung (VCAP) aufgeladen werden, die kleiner oder größer als VSYS sein kann. Im Lade-Modus begrenzt der LTC3110 den mittleren Eingangsstrom mit einer Genauigkeit von ±2 % auf einen programmierbaren Wert bis maximal 2 A; dadurch wird eine Überlastung der Energiequelle verhindert, und zugleich wird die Ladezeit minimiert.

Die aktive Ladungsausgleich-Funktion des LTC3110 eliminiert externe Ballastwiderstände, die ständig Strom ziehen; außerdem gewährleistet sie, dass auch Supercaps mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften optimal geladen werden und dass sie seltener nachgeladen werden müssen. Die beiden Supercaps werden jeweils auf die Hälfte der programmierten Supercap-Maximalspannung aufgeladen. Dadurch werden die Supercaps auch dann noch optimal geladen, wenn sich ihre Kapazitäten durch Alterung in unterschiedlichem Maße ändern. Die internen Synchronschalter mit ihrem niedrigen RDS(on) und ihrer geringen Gate-Ladung ermöglichen einen hohen Wandlerwirkungsgrad und minimieren dadurch die Supercap-Ladezeiten. Der LTC3110 eignet sich ideal zum sicheren Laden großer Kondensatoren in Akku- oder Supercap-basierten Notstromversorgungssystemen für Server, RAID-Systeme und HF-Systeme.

Sowohl der maximale Eingangsstrom als auch die maximale Kondensatorspannung sind programmierbar. Der mittlere Eingangsstrom wird mit hoher Genauigkeit auf den programmierten Wert (0,125 bis 2 A) begrenzt. Der per Pin wählbare Burst Mode erhöht den Leichtlast-Wirkungsgrad und reduziert den Standby-Strom auf nur 40 µA und den Shutdown-Strom auf weniger als 1 µA. Der LTC3110 arbeitet mit einer hohen Schaltfrequenz von 1,2 MHz, was die Verwendung sehr kleiner externer Bauelemente ermöglicht. Der Chip ist gegen Übertemperatur geschützt und enthält zwei Spannungsmonitore zur Steuerung der Stromrichtung und Beendi-gung des Ladevorgangs sowie einen universellen Komparator mit Open-Collector-Ausgang als Schnittstelle zu einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor.