在電信、工業和汽車應用中，數據丟失是一個值得關注的問題，在這些應用中，嵌入式系統依賴于穩定的電源供應。突然的電源中斷可能會在硬盤驅動器和閃存的讀取和寫入操作期間損壞數據。通常，嵌入式系統只需 10 毫秒到 50 毫秒即可備份易失性數據以防止丟失。

數據備份用于嵌入式系統的維護、故障排除和維修工作。在復雜的工業金屬加工設備中，重要的是在斷電后存儲多個刀具的位置和狀態，以防止以后恢復供電時設備故障。這些應用需要穩定的電源和數據保留，但不可靠的電源使其難以實現。長電源線、放電電池、未穩壓的交流適配器、負載突降和開關高功率電動機導致輸入電源容易出錯。因此，嵌入式系統的開發人員更喜歡使用盡可能寬的輸入電壓范圍進行設計，從而能夠在各種應用和環境中使用。

電路說明

圖 1 顯示了一個系統，該系統為數據備份提供可靠的主電源和保持電源。該解決方案以 LTC3643 雙向后備電源為中心。當輸入電壓存在時，LTC3643 對存儲電容器 C 進行充電存儲，升壓模式下高達 40V。當輸入電壓中斷時，LTC3643 將存儲電容器放電至負載 在降壓模式中，從而將標稱電壓保持在負載 （V.SYS） 在 3V 至 17V 范圍內。

備用存儲軌的相對較高的電壓增加了該解決方案的存儲能量（E = CV2/2），并允許使用電解電容器作為備用存儲組件。電解電容器價格低廉且廣泛可用，大大降低了備份解決方案的成本。LTC3643 的另一個優點是它能夠支持 12V 系統，這是許多汽車和工業應用中的默認標準電壓軌。

在圖 1 中，LTM4607 μModule 降壓-升壓型轉換器充當前端穩壓器，從一個 12V 至 5V 輸入 （如汽車電池） 產生 5V/高達 36A 的電流。降壓-升壓穩壓器只要輸入電壓保持在指定范圍內，即可保持穩定的 12V 輸出，從而允許 V?.SYS通過汽車冷啟動和負載突降等掉電和過壓條件。當輸入電壓中斷或移出此范圍時，基于 LTC3643 的備用電源解決方案將保持 V.SYS系統電壓，允許短期數據備份。

電路功能

正常工作時，當P溝道MOSFET Q1導通時，標志PFO為低電平，電解電容陣列C存儲充電至40V。當輸入電壓中斷時，LTC3643 關斷 Q1，將標志 PFO 設置為高電平并開始對 C 放電存儲電容陣列，保持12V至負載。當Q1處于關斷狀態時，該晶體管的體二極管有效地將負載與輸入線路隔離開來。PFO 標志標識故障，并向主機發出信號，以斷開非關鍵負載和電源電路。這里假設與數據保留相關的關鍵電路消耗1A電流，持續時間長達100ms。圖 2 說明了整個切換過程。在啟動時，由于存在輸入電壓，因此系統負載由 LTM4607 提供。當輸入電壓中斷時，LTC3643 通過對存儲電容器進行放電來支持系統負載。圖3更詳細地顯示了切換的時序。負載電壓降至10V，該值由電阻分壓器R設定鉑/R鉛然后恢復到標稱12V，由電阻分壓器R設定圣/R某人.

估算所需存儲電容和保持時間的公式如下。如果需要更詳細的分析，可以在供應商的文檔中找到必要的信息。

結論

LTC?3643 是一款高度集成的高性能后備穩壓器。本設計筆記所示的設計結合了該 IC 的優勢和高效率降壓-升壓型 LTM4607 μModule 穩壓器。這些器件共同為汽車和工業應用中的數據保留和備份提供了小尺寸、高效且經濟高效的解決方案。

審核編輯：郭婷