安全的 USB "dying gasp"關斷需要本地儲能電容器為器件供電并延長操作時間以實現有序關斷。用于 5V USB "dying gasp"應用的電路提供 2.88ms 的電源故障輸出警告時間。具有帶PFO的MAX1970/MAX1972降壓型穩壓器。

許多便攜式通用串行總線 （USB） 設備由 USB 端口供電。這些設備中的大多數都需要電源故障警告，以便在 USB 斷電時執行有序關機。警告時間被稱為“垂死的喘息”，通常以毫秒為單位。

USB 供電設備必須滿足某些規格。輸入電容必須小于10uF以最小化浪涌電流，隨后必須消耗小于100mA，然后才能獲得USB控制器的許可，以消耗高達500mA的電流。對于大多數應用，這些要求可以通過使用小于10uF的輸入電容來滿足浪涌電流，以及與USB控制器接口并打開設備的使能信號，使其能夠吸收高達500mA的電流。

對于垂死的喘息應用，必須有一個本地儲能電容器為設備供電并延長其運行時間，以便在USB電源丟失時有序關斷。檢測到 USB 電源的丟失并發出警告信號。為了滿足垂死的喘息警告時間，所需的儲能電容器值遠大于允許的10uF。圖1中的電路就是為了解決這個問題而設計的。

圖1.5V USB垂死喘息應用的典型應用電路。

盡管C1可以是數千uF，但其充電電流被R1限制為33mA。唯一的浪涌電流是通過Q2的體二極管獲得C1的充電電流。但是，C2 只有 1uF，比 USB 規范允許的要小得多。

正常工作時，MAX1970的輸入電流流經Q1，C1充電至~5V USB in。當 5V USB 電源發生故障或關閉時，存儲在 C1 中的能量通過 D2 提供電源。當C1放電至MAX1970輸入電源故障（PFO）門限3.94V時，PFO變為高電平關斷Q1，并在兩路輸出仍處于穩壓狀態時發出輸入功率警告。C1繼續放電，較高的輸出電壓（3.3V）下降。電源故障警告時間從PFO變為高電平到3.3V輸出跌出穩壓時測量。圖2顯示了圖2電路的典型PFO警告時間為88.1mS，當3.3V和1.5V負載在500mA和300mA時。

圖2.輸入電源故障 （PFO） 警告時間。

圖2中的頂部跡線是MAX1970 IN引腳上的電壓。當 5V USB 輸入關閉且存儲電容器 C1 開始向 DC/DC 轉換器供電時，由于正向電壓 D1，IN 引腳上的電壓下降。當 C1 繼續放電至 PFO 閾值時，PFO 變為高電平并關閉 Q1。C1進一步放電，直到3.3V輸出開始下降，此時IN約為3.5V。

PFO 警告時間取決于 C1 的值、輸出電壓和負載電流以及 DC/DC 轉換器效率。在警告時間內必須由C1提供所需的輸入功率為：

Pin = (1/n) × ((Vout1 × Iout1) + (Vout2 × Iout2))

其中n是轉換器效率。

由于穩壓DC/DC轉換器是恒定功率負載，因此隨著電壓IN引腳的降低，電流增加以保持恒定功率。當PFO變為高電平時，該電壓為~3.94V，并在~3.5V時開始衰減至壓差。C1提供的平均電流可以計算為：

Ic avg = 1/2 × Pin × (1/3.94 + 1/3.5)

C1放電0.44V（3.94V–3.5V）差分電壓所需的時間是PFO警告時間。這個時間可以計算為：

Twarn = (0.44V × C1)/ Ic avg.

為了確保最壞情況下的元件容差，例如電容C1、DC/DC轉換器效率、PFO閾值和溫度，建議將電容器C1的尺寸調整為所需最小警告時間計算值的兩倍。

對于圖1中的電路，當3.3V和1.5V分別負載在500mA和300mA時，通過公式（1）計算的輸入功率在n = 2%時為33.90W。根據公式（1）計算，C2提供的平均電流為628mA。最后，由公式（3）計算的警告時間為3.28mS，這與圖2的示波器圖一致，在C20的1%容差范圍內。