大多數(shù)降壓/升壓直流/直流轉(zhuǎn)換器允許器件電流反向流動。之所以出現(xiàn)這種情況是因為這些器件具有負電流能力。TPS63802 的典型負峰值電流目標設(shè)置為 0.9A。即使目標為負值，平均電流也低于峰值電流。

圖 2-6 峰值電流運行，反向電流

為了允許反向電流流動，需要滿足兩個條件。首先，輸出電壓目標必須略低于施加的輸出電壓。

Equation2.

其中

• V_OUT：TPS63802 編程的輸出電壓
• V_FB：TPS63802 的反饋電壓（典型值為 500mV）
• R₄、R₅：輸出分壓器的電阻

其次，需要強制轉(zhuǎn)換器進入不斷開關(guān)的 PWM 模式。在 TPS63802 中，MODE 引腳需拉至 VIN。

如果這兩個條件都滿足，轉(zhuǎn)換器會嘗試通過汲取電流來調(diào)整輸出電壓。該電流會為輸入側(cè)的超級電容器充電，直到觸發(fā)輸入過壓保護特性，在 TPS63802 中，該觸發(fā)值通常為 5.7V。

對于包含兩節(jié)電池的超級電容器設(shè)計，最大電壓通常為 5.4V。因此，需要實施外部電壓監(jiān)控電路以停止充電。可通過將工作模式從強制 PWM 模式更改為 PFM 模式來停止充電。此設(shè)計使用一個簡單的電阻分壓器和一個運算放大器 (TLV522)。

圖 2-7 停止對備用電容充電的一般實現(xiàn)方案

由于存在備用電容的漏電流、TPS63802 的靜態(tài)電流和通過電阻分壓器（R2、R3）的電流，超級電容器會緩慢放電。當電壓 VTH 下降至低于比較器的下限閾值時，MODE 引腳將恢復強制 PWM 模式，以便再次為超級電容器充電。圖 2-4 所示為在穩(wěn)態(tài)運行中已充電的超級電容器的電壓。

圖 2-8 穩(wěn)態(tài)條件下的備用電容器電壓

在此設(shè)計中通過一個簡單的運算放大器 TLV522 實現(xiàn)了超級電容器電壓監(jiān)控器。TLV522 沒有內(nèi)部基準，因此使用 TLV431 生成 1.25V 基準。

圖 2-9 超級電容器電壓監(jiān)控器的實現(xiàn)方案原理圖

系統(tǒng)設(shè)計人員可能會因為幾個原因而選擇以低于 TPS63802 全部 1.2A 容量的電流為超級電容器充電，例如為了限制主系統(tǒng)電源的成本，或減少熱量積聚和散熱需求。為此，PMP30693 包含充電電流限制器功能。

INA181 電流感測放大器用于測量感測電阻上的電壓并輸出一個控制電壓。該電壓通過一個電阻連接到反饋引腳。它可以調(diào)整反饋電壓，使轉(zhuǎn)換器停止充電。這會限制平均電流。

圖 2-10 電流限制電路實現(xiàn)方案的簡化原理圖

此參考設(shè)計能夠?qū)⒊潆婋娏飨拗圃诘椭?50mA。

Equation3.

其中

• V_INA=I_currLim× R_sense
• V_out：充電期間的輸出電壓
• V_FB：TP63802 反饋電壓

可通過以下公式計算電流限值：

Equation4.