基于ISL85403的超级电容供电系统设计与测试

在嵌入式系统和工业控制领域，对于具备断电保护能力的电源架构需求日益增长。瑞萨电子推出的CN274-BBGASPPOCZ评估板，是一款以超级电容作为后备电源的参考设计方案，采用ISL85403双级升降压控制器和ISL9001A低压差线性稳压器（LDO），为需要宽输入电压范围、低功耗及升/降压功能的负载点（PoL）应用提供了高效率、紧凑型解决方案。瑞萨电子代理商-中芯巨能为您介绍该设计方案的工作原理、参数规格及配套芯片推荐。

系统组成与工作原理

该电源系统由主控DC/DC转换器ISL85403、LDO稳压器ISL9001A以及超级电容储能模块构成：

ISL85403 是一款集成127mΩ高边MOSFET的同步升降压控制器，支持三种配置模式：同步降压、双级升降压和非反相降升压模式。本设计采用双级升降压拓扑，在外部电源存在时工作于降压模式，为后端负载提供稳定输出；当主电源断开后，自动切换至升压模式，从超级电容中提取能量并维持系统运行，最低可利用至0.3V。

ISL9001A 作为辅助电源通道，提供1.8V LDO输出，最大输出电流达300mA，用于为低噪声或关键路径电路供电。

超级电容（VCAP） 额定电压为2.5V，在主电源接入期间由ISL85403管理充电过程。断电后，超级电容成为系统的备用能源，确保数据保存或关键操作的完成。

设计规格参数

输入电压 VIN：12V ~ 14V

ISL85403 输出电压 VOUT：3.3V

ISL9001A 输出电压 VLDO：1.8V

ISL85403 最大输出电流：2.5A

超级电容额定电压：2.5V

应用优势

灵活的电源拓扑结构：支持多模式配置，适应复杂输入电压波动场景；

高效的能量回收机制：超级电容放电深度可达0.3V，提升能量利用率；

双路独立输出：一路为主输出3.3V，另一路LDO为敏感电路提供低纹波电源；

高可靠性与低维护成本：无电池方案避免了化学老化问题，适合长时间待命应用；

便捷的接口设计：标准测试点布局（TP1~TP5），便于工程师进行测量与调试。

测试流程简述

将外部电源连接至VIN（TP1）与GND（TP3），负载接至VOUT（TP5）与GND（TP4）；

设置输入电压为12V~14V，启动系统，此时ISL85403进入Buck模式，超级电容开始充电；

使用示波器监测输出电压是否稳定在3.3V，并确认超级电容电压上升正常；

待超级电容充满后，断开主电源，观察输出电压是否仍维持3.3V，同时监测超级电容电压下降曲线；

可通过TP2（VBOOST）进一步分析升压阶段的工作状态。

推荐配套芯片

ISL85403：高性能同步升降压控制器

ISL9001A：低噪声、高PSRR LDO

其他推荐外围元件详见BoM清单，包括滤波电容、功率电感、MOSFET等

如需以上产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。深圳市中芯巨能电子有限公司是瑞萨电子代理商，为制造业厂家的工程师或采购提供选型指导+数据手册+样片测试+技术支持等服务。