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基于超級電容器的后備電源可防止RAID系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)丟失

就其本質(zhì)而言，獨(dú)立冗余磁盤陣列(RAID)系統(tǒng)是專為在面對惡劣環(huán)境時(shí)保存數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)。電源故障就是一個(gè)例子，它會威脅到臨時(shí)存儲在易失性存儲器之中的數(shù)據(jù)。為了保護(hù)這些數(shù)據(jù)，許多系統(tǒng)采用了基于電池的后備電源，這種后備電源可提供足以供RAID控制器將易失性數(shù)據(jù)寫入非易失性存儲器的短時(shí)功率。然而，閃存性能的進(jìn)步(例如：DRAM密度、較低的功耗和較快的寫入時(shí)間)、再加上超級電容器的技術(shù)改良 (比如：較低的ESR和每單位體積較高的電容)，使得能夠采用壽命更長、性能更高和“環(huán)保性更佳”的超級電容器來替代這些系統(tǒng)中的電池。圖1示出了一款基于超級電容器的后備電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了LTC3625超級電容充電器、一個(gè)使用LTC4412 PowerPath控制器的自動電源通道切換和一個(gè)LTM4616雙路輸出μModule DC/DC轉(zhuǎn)換器。LTC3625是一款高效率超級電容充電器，非常適合于RAID應(yīng)用中的小型后備電源系統(tǒng)。該器件采用3mm x 4mm x 0.75mm 12引腳DFN封裝，且所需的外部組件極少。它具有一個(gè)高達(dá)1A的可編程平均充電電流、兩個(gè)串接超級電容器的自動電量電壓平衡功能和一種從超級電容器吸收少於1μA電流的低電流狀態(tài)。

后備電源應(yīng)用

有效的后備電源系統(tǒng)包括一個(gè)超級電容器組，該超級電容器組具有支持一次完整的數(shù)據(jù)傳輸所需的蓄電容量。一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)獲取超級電容器組的輸出，并向數(shù)據(jù)恢復(fù)電子線路提供一個(gè)恒定電壓。數(shù)據(jù)傳輸必須在超級電容器組兩端的電壓下降至DC/DC轉(zhuǎn)換器的最小輸入工作電壓(VUV)之前完成。

為了估算超級電容器組的最小電容，必需確定有效電路電阻 (RT)。RT是超級電容器的ESR、分配損失 (RDIST)與自動通道切換的MOSFET的 RDS(ON)之和：

RT=ESR + RDIST+RDS(ON)

在VUV條件下，當(dāng)允許10%的輸入功率損失于RT之中時(shí)，可以確定RT(MAX)：

在VUV條件下，超級電容器組兩端上所需的電壓(VC(UV)) 為：

現(xiàn)在，可以根據(jù)將數(shù)據(jù)傳輸至閃存所需的備份時(shí)間(tBU) 、超級電容器組的初始電壓 VC(O) 和 VC(UV)來計(jì)算最小電容 (CMIN) 要求：

CMIN為一個(gè)超級電容器電容的1/2。在計(jì)算RT的表達(dá)式中所使用的ESR是壽命末期ESR的兩倍。壽命末期被定義為當(dāng)電容降至其初始值的70%或ESR倍增之時(shí)。

LTC3625 產(chǎn)品手冊中的“匹配超級電容器的充電曲線”圖描繪了采用LTC3625將一個(gè)含有兩個(gè)10F超級電容器的超級電容器組充電至5.3V (RPROG被設(shè)定為143k) 的。

兩種配置之充電曲線。將這幅曲線圖與下面的公式相結(jié)合，用于確定所需的RPROG值，以產(chǎn)生適合目標(biāo)應(yīng)用中所使用的實(shí)際超級電容器的期望充電時(shí)間：

VC(UV)是使DC/DC轉(zhuǎn)換器能夠產(chǎn)生所需輸出的超級電容器最小電壓。VOUT是目標(biāo)應(yīng)用中LTC3625的輸出電壓 (由VSEL引腳設(shè)定)。tESTIMATE是從VC(UV)充電至5.3V所需的時(shí)間 (可從充電曲線來推知)。tESTIMATE是目標(biāo)應(yīng)用中期望的再充電時(shí)間。

  原標(biāo)題:基于超級電容器的后備電源可防止RAID系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)丟失

來源:電子工程專輯  作者:Jim Drew   揚(yáng)州君昊電氣 m.zhaodezhu1743.com 轉(zhuǎn)載此文。