LTC3643 3.3V备份电源设计技术指南

在电信、工业及汽车等对数据完整性要求严格的嵌入式系统中，突发断电可能导致硬盘或闪存读写中断，造成关键数据丢失。为应对这一挑战，工程师常采用电池、超级电容或电解电容作为短期储能元件，在主电源失效时为关键负载提供临时供电。

LTC3643是ADI一款专为备份电源设计的升压/降压型DC/DC控制器，支持在主电源存在时将储能电容充电至40V，并在断电时反向为负载供电。其输出电压可在3V至17V之间调节，适用于多种电压轨的保持应用。尽管该器件在5V和12V系统中易于实现，但在3.3V应用场景下需特别注意其最小工作电压限制。代理销售ADI旗下全系列IC电子元器件-中芯巨能分享LTC3643 3.3V备份电源设计技术指南。

图一：用于 3.3 V 电压轨的 LTC3643 解决方案的增强型原理图

一、3.3V系统设计挑战

LTC3643的最低启动电压为3V，接近3.3V标称输入电压。若采用传统隔离二极管（如肖特基二极管）进行负载隔离，其正向压降（通常为0.4~0.5V）可能使VIN引脚电压低于启动阈值，导致备份功能失效。

若将隔离二极管移至前级DC/DC转换器输入端，则非关键负载会消耗部分储能电能，降低可用于关键系统的能量储备。因此，3.3V系统需采用更优化的隔离方案。

二、基于MOSFET的隔离解决方案

推荐使用低栅极阈值P沟道MOSFET（Q1）替代传统二极管，以实现零压降隔离。配合N沟道MOSFET（Q2）与RA-CA串联网络，可构建自适应控制电路，确保LTC3643可靠启动。

电路工作原理如下：

上电阶段：输入电压上升时，电容CA通过RA产生瞬态电流ICA = C × dV/dt，RA两端形成电压驱动Q2导通。

导通路径建立：Q2导通将Q1栅极拉低，使其完全导通，3.3V直接供给LTC3643 VIN引脚，绕过体二极管压降。

稳态运行：当输入电压稳定后，ICA减小，RA电压下降至Q2关断阈值以下，Q2关闭，LTC3643接管Q1栅极控制。

故障切换：输入电压下降时，Q2保持关断状态，Q1栅极电压升至3.3V而关断，实现输入与负载的电气隔离，备份模式启动。

三、关键参数配置与保护机制

LTC3643支持通过外部电阻设定升压充电电流限值。在3.3V系统中，使用0.05Ω检测电阻RS可将最大充电电流限制为0.5A（对应负载电流约10.5A），有效减少高阻抗供电路径下的压降影响。

此外，LTC3643具备：

输入欠压锁定（UVLO）

输出过压保护（OVP）

热关断（TSD）

可编程电源故障检测（PFI/PFO）

这些特性提升了系统在复杂工况下的可靠性。

四、实际波形验证

实测波形表明：

在输入3.3V上升过程中，Q2栅压瞬间升高，Q1导通，VIN引脚获得完整电压；

图2 上电时 3.3 V 电压轨的波形

稳定后Q2自动关闭，LTC3643进入正常运行状态；

输入中断时，Q1关断，负载由储能电容独立供电，系统无中断切换。

图3：断电时 3.3 V 电压轨的波形

五、总结

LTC3643凭借其双向功率传输能力与灵活的电流控制机制，成为3.3V电压轨备份电源的理想选择。通过合理设计MOSFET隔离电路与RC启动网络，可有效解决低压场景下的启动电压裕量不足问题，实现高可靠性的数据保护方案。

本设计方法不仅降低了储能成本（采用电解电容），同时提高了系统效率与响应速度，适用于对空间、成本与性能均有要求的工业与车载嵌入式系统。如需LTC3643产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。