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- ELETTRONICA OGGI 439 - SETTEMBRE 2014
COVERSTORY
essere monitorati tramite l’in-
terfaccia I2C a due fili, mentre
i livelli di allarme possono
essere impostati in modo da
allertare il sistema in caso di
un cambiamento improvviso
di uno dei parametri misurati.
Informazioni sulla carica
dei supercondensatori
L’operazione di carica di un supercondensatore è
simile a quella di una batteria, tranne che per alcu-
ni aspetti fondamentali. Innanzi tutto un condensa-
tore completamente scarico può essere caricato
a corrente piena per l’intero ciclo, mentre per la
batteria si utilizza una carica di mantenimento fino
a raggiungere la tensione minima specificata. In
secondo luogo il condensatore non ha bisogno del
timer di terminazione. Una volta raggiunta la ten-
sione “flottante” finale, il condensatore non riesce
più ad accumulare e la carica deve interrompersi.
Nel caso di due o più supercondensatori caricati
in serie, un’eventuale differenza (mismatch) di
capacità tra celle comporta diversi livelli di aumen-
to della tensione in ogni condensatore durante
la carica dello stack. Occorrono altre funzioni di
sicurezza per garantire che nessuno dei conden-
satori superi la tensione massima durante il ciclo
di carica. Occorre anche utilizzare un sistema di
bilanciamento in grado di garantire che, una volta
terminata la carica dello stack, tutte le celle abbia-
no la stessa tensione e col tempo non si discostino
l’una dall’altra a causa di differenze nell’auto-
scarica. Tale bilanciamento tra celle garantisce al
condensatore un ciclo di vita massimo.
Il circuito di carica dell’LTC3350 è costituito da
un controller buck sincrono ad alta corrente, con
una corrente massima di carica e una tensione
massima dello stack programmabili da resistore
(Fig. 2). Dato che il caricatore viene alimentato
dalla stessa fonte che alimenta il carico, LTC3350
contiene anche un limite della corrente di ingresso
programmabile che riduce automaticamente la
corrente di carica dei condensatori in presenza
di carichi elevati. I bilanciatori a bassa corrente
interni (non presenti nella Fig. 2) forzano tutte le
celle a non più di 10 mV l’una dall’altra, fino a un
massimo di 5V per cella. Gli shunt di protezione
interni (anche questi non illustrati) riducono auto-
maticamente la corrente di carica e deviano quel-
la rimanente intorno al con-
densatore che ha raggiunto
il valore predefinito di 2,7V o
la massima tensione di cella
programmata dall’utente.
Inoltre è possibile ridurre la
tensione di carica dello stack,
mediante controllo software,
al fine di ottimizzare la dura-
ta del condensatore rispet-
to a un dato fabbisogno di
energia di backup. Maggiori
informazioni sull’argomento
più avanti.
Modalità di backup
Una volta caricato lo stack di condensatori di
backup, il sistema è pronto per fornire l’alimenta-
zione di riserva. Le modalità di carica e di backup
sono determinate dalla tensione sul pin PFI (Power
Fail Input). Se la tensione VIN diminuisce tanto
da portare il comparatore PFI a un livello basso,
il dispositivo entra immediatamente in modalità
di backup (Fig. 3). VOUT diminuisce quando VIN
diminuisce e, non appena la tensione VOUT scen-
de al di sotto del valore di tensione dello stack, il
diodo ideale OUTFET conduce onde evitare un’ul-
teriore riduzione di VOUT. Quando VOUT diminu-
isce fino al valore programmato da un partitore
resistivo sul pin OUTFB, il caricatore del conden-
satore funziona nella direzione opposta come con-
vertitore DC/DC di backup boost sincrono, usando
lo stack VCAP come fonte di ingresso e VOUT
come uscita regolata. Il convertitore di backup
boost continua a funzionare finché non riesce più a
supportare il carico e la tensione su VOUT scende
al di sotto del livello di UVLO di 4,5V. In pratica
questo consente di trasferire verso il carico tutta
l’energia utilizzabile nello stack durante il backup,
dal momento che il convertitore boost continua a
Fig. 3
Funzionamento
PowerPath nella
modalità di
backup
