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基于超級電容器的后備電源可防止RAID系統中的數據丟失

就其本質而言，獨立冗余磁盤陣列(RAID)系統是專為在面對惡劣環境時保存數據而設計。電源故障就是一個例子，它會威脅到臨時存儲在易失性存儲器之中的數據。為了保護這些數據，許多系統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控制器將易失性數據寫入非易失性存儲器的短時功率。然而，閃存性能的進步(例如：DRAM密度、較低的功耗和較快的寫入時間)、再加上超級電容器的技術改良 (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“環保性更佳”的超級電容器來替代這些系統中的電池。圖1示出了一款基于超級電容器的后備電源系統，該系統采用了LTC3625超級電容充電器、一個使用LTC4412 PowerPath控制器的自動電源通道切換和一個LTM4616雙路輸出μModule DC/DC轉換器。LTC3625是一款高效率超級電容充電器，非常適合于RAID應用中的小型后備電源系統。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。它具有一個高達1A的可編程平均充電電流、兩個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。

后備電源應用

有效的后備電源系統包括一個超級電容器組，該超級電容器組具有支持一次完整的數據傳輸所需的蓄電容量。一個DC/DC轉換器負責獲取超級電容器組的輸出，并向數據恢復電子線路提供一個恒定電壓。數據傳輸必須在超級電容器組兩端的電壓下降至DC/DC轉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，當允許10%的輸入功率損失于RT之中時，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：

現在，可以根據將數據傳輸至閃存所需的備份時間(tBU) 、超級電容器組的初始電壓 VC(O) 和 VC(UV)來計算最小電容 (CMIN) 要求：

CMIN為一個超級電容器電容的1/2。在計算RT的表達式中所使用的ESR是壽命末期ESR的兩倍。壽命末期被定義為當電容降至其初始值的70%或ESR倍增之時。

LTC3625 產品手冊中的“匹配超級電容器的充電曲線”圖描繪了采用LTC3625將一個含有兩個10F超級電容器的超級電容器組充電至5.3V (RPROG被設定為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合，用于確定所需的RPROG值，以產生適合目標應用中所使用的實際超級電容器的期望充電時間：

VC(UV)是使DC/DC轉換器能夠產生所需輸出的超級電容器最小電壓。VOUT是目標應用中LTC3625的輸出電壓 (由VSEL引腳設定)。tESTIMATE是從VC(UV)充電至5.3V所需的時間 (可從充電曲線來推知)。tESTIMATE是目標應用中期望的再充電時間。

  原標題:基于超級電容器的后備電源可防止RAID系統中的數據丟失

來源:電子工程專輯  作者:Jim Drew   揚州君昊電氣 www.jyjgdj.cn 轉載此文。