許多透過線路輸電來運作的現代智慧型物聯網(IoT)裝置,其實都需要配置備用電源,以確保在意外斷電時,能夠安全關機或執行最後通訊。設計良好的備用電源方案不但能夠提供適當的備用電源電量、還能在一般操作和備用操作之間順暢切換,且無須維護即可為多起斷電事件提供支援。TI的TPS61094升壓/降壓轉換器和單一超級電容器,針對NB-IoT和RF標準實作備用電源方案的簡單方法。
不同的NB-IoT操作模式期間,耗電量隨著時間經過的變化。數據傳輸模式達到310mA峰值的時間為1.32秒,而負載則會隨著操作模式不同而大幅變化。整個過程的平均耗電量為30mA,花費時間則為80秒;而在主要電網突然斷電時,需要具有足夠的備用電源和順暢的電源切換作業,才可因應前述負載期間。TPS6109460-nA靜態電流(IQ)雙向降壓/升壓轉換器有助於完成可靠且簡單的備用電源設計,同時也能做為單晶片解決方案,無須額外電路就能使超級電容器完成充電與放電。
適用於電錶的超級電容器備用電源參考設計採用離散式電路為超級電容器充電,並使用TPS61022升壓轉換器,以在電網斷電時將超級電容器的電壓提升至較高的系統電壓。TPS61022的輸出電流能力高於TPS61094解決方案,但是需要更多外部零組件。
另一種方法則是具有電流限制和主動式電池平衡功能的超級電容器備用電源參考設計,此方法採用TPS63802降壓升壓轉換器做為超級電容器充電器和電壓穩壓器,並且省去了額外的離散式充電電路。不過此方法仍需要額外的外部零組件,才能實現電源ORing、充電電流限制和超級電容器端電壓設定。
低功率的無線標準正逐漸普及。就採用LTE-M、Lora、藍牙和其它新興無線介面的備用電源應用而言,若要實現高度整合、簡單設計和最佳低負載效率的目標,TPS61094是選擇。