在電信、工業和汽車領域，嵌入式系統的可靠供電至關重要，因為這些行業對數據丟失問題尤為敏感。供電突然中斷可能會導致硬盤驅動器和閃存中的數據損壞，這對系統穩定性構成了重大威脅。為了應對這一挑戰，設計人員通常采用電池、電容器和超級電容器等設備來儲存應急能量，確保在電源故障時關鍵負載能夠持續獲得電力支持。

LTC3643備份電源管理芯片的推出，為設計人員提供了一種成本效益更高的解決方案。這款芯片能夠利用低成本的電解電容器作為儲能元件。在正常工作狀態下，LTC3643會將電容器充電至40V；一旦主電源中斷，它便會釋放電容器的電能，為關鍵負載提供持續供電。輸出電壓范圍靈活可調，可在3V至17V之間任意設定。

盡管LTC3643在5V和12V電壓軌的備份解決方案中表現出色，但在3.3V電壓軌的應用中卻需要謹慎處理。LTC3643的最小工作電壓為3V，與3.3V的標稱輸入電壓相近，這使得設計余量變得非常有限。如果采用隔離二極管將備份電源與非關鍵電路隔離，肖特基二極管的正向壓降可能會將LTC3643的輸入電壓降至3V以下，導致備份電源無法啟動。

一種可能的解決方案是將二極管移至供電DC/DC轉換器的輸入端，但這樣做會導致非關鍵負載從備份電源中吸取功率，從而減少關鍵負載可用的電能。

為了優化3.3V電壓軌的備份電源設計，一種創新的解決方案采用了隔離MOSFET來儲備能量。這種設計將隔離二極管替換為一個低柵極閾值電壓的P溝道MOSFET Q1，從而提高了系統的可靠性和效率。

該解決方案的關鍵在于增設了RA-CA串聯電路。在啟動時，隨著輸入電壓的上升，流過電容器CA的電流會在RA兩端產生一個電位，這個電位足以強化一個低柵極閾值電壓的小信號N溝道MOSFET Q2。當Q2導通時，它將Q1的柵極拉至地電位，為LTC3643提供了一條低電阻的通路。一旦3.3V電壓施加到轉換器上，轉換器立即啟動并開始給存儲電容器充電。

在3.3V電壓軌達到穩態后，流過RA的電流減小，導致RA兩端的電壓下降至低于Q2的柵極閾值電平，從而使Q2關斷。此時，PFO引腳將R3A接地，將PFI引腳的電源故障電壓電平復位至最小值3V，確保轉換器在輸入電壓中斷時能夠正常運行。

圖3展示了3.3V電壓軌啟動時的波形。隨著輸入電壓的上升，Q2的柵極電壓也隨之升高，將Q1的柵極拉至低電平。這使得Q1導通，允許完整的3.3V電壓到達LTC3643，從而旁路了Q1的體二極管。隨后，Q2的柵極電壓降至閾值電平以下并關斷，此時LTC3643全面運行并控制Q1的柵極。

LTC3643的多功能性在3.3V電壓軌應用中得到了充分展現。它能夠限制用于給存儲電容器充電的升壓型轉換器的充電電流。在需要盡量減小總電流的場景中，例如存在長導線或高阻抗電壓電源時，可以將升壓電流設定在較低水平，以減輕充電電流對輸入壓降的影響。在圖2所示的設計中，0.05Ω的電阻器RS為升壓型轉換器充電電流設定了一個0.5A的限值（最大可能設定限值為2A），其余電流則輸送至負載。

圖4展示了失去3.3V電壓軌時的波形。當輸入電壓下降時，Q2的柵極電壓保持不變（接近于地電位），并保持關斷狀態。而Q1的柵極電壓則急劇上升至3.3V，將Q1關斷，此時Q1的體二極管作為隔離二極管發揮作用，將負載與輸入分離。此時，備份電源接管供電，LTC3643通過釋放存儲電容器的電能，為關鍵負載提供持續的3.3V電壓。

通過采用LTC3643備份電源管理芯片和創新的電路設計，設計人員能夠為3.3V電壓軌提供可靠且成本效益高的備份電源解決方案。這一方案不僅簡化了備份電源的設計，還提高了系統的穩定性和可靠性。