使用PassThru技术有助于延长能源储存系统的使用寿命

延长电池寿命和提升能源存储系统性能的方法

电池是能源存储系统的关键组件。延长电池寿命意味着更强的系统性能、更长的运行时间以及更低的成本。通常，有三种方法可以延长电池寿命，包括改进电池技术、设计更好的设备以及提供创新的能源管理系统。

改进电池技术包括为特定应用选择合适的电池，并设计适当的电池管理系统，以控制充电、调节温度并最大限度地减少功耗。设计更好的设备需要考虑高效的硬件组件和可靠的固件，这两者对于平衡功能性和寿命指标都是必不可少的。为了智能地实现能源优化，可利用最新的电源管理系统。这些系统采用基于AI的算法、新颖的拓扑结构以及高效的转换器控制方法，例如PassThru模式和省电模式。

此外，将超级电容器等储能设备与电池结合使用，可以为各种应用场景带来益处。超级电容器的优势包括支持快速充放电以满足短期的功率需求、寿命更长以及更高的整体系统效率。例如，超级电容器非常适合于快速储能和提供备用电力。它们能够承受极端温度条件。当与电池结合使用时，例如在电动汽车中，超级电容器有助于提升性能并延长电池寿命。此外，超级电容器更具环保性。

超级电容器与电池之间的一个关键区别在于，在相同额定电压下，一个6节0.1Ah锂聚合物电池表现出电压源的特性，能够在操作过程中提供更加稳定的电压。相比之下，当电流从一个2F超级电容器流向负载时，电压会线性下降。超级电容器的线性放电特性需要一个更高效的系统来转换其能量。在这种情况下，更适合使用升降压转换器功能，因为这种转换器可以适当地调节和稳定输出电压，无论输入电压是低于还是高于设定的输出电压。

PassThru 模式是实现效率优化的重要途径

PassThru 技术是宽输入电源设备的一个基本特性。与采用传统控制方法（标准降压-升压控制器）的系统相比，PassThru 技术可以提高效率并延长能量存储系统的寿命。“直通”是指在预定义的电压窗口内，输入电压直接传输到输出端，就像发生短路一样。PassThru 技术作为电源（例如超级电容器）与负载之间的网络，确保电压在指定的可接受范围内进行调节。它从电源到负载提供了一条直接路径，以确保设备能够尽可能高效地运行。对于由超级电容器供电的设备，PassThru 模式是一种确保优化效率的重要手段，因为它减少了超级电容器的充放电循环，并改善了设备的 EMI 和整体性能。

在四开关降压-升压转换器中，PassThru模式根据指定的窗口设置为电源到输出负载提供了一条直接路径。输入直接传递到输出，消除了开关损耗，从而在指定的PassThru窗口内提高了效率。此外，由于在PassThru模式下没有开关频率，它还增强了电磁兼容性。降压-升压转换器中的PassThru模式通过允许降压输出与升压输出具有不同的输出电压提供了灵活性。这与典型的降压-升压IC只提供一个标准输出电压的情况不同。此功能还能在输入电压表现异常时保护负载。

PassThru模式控制提高系统运行效率

PassThru模式是LT8210的工作模式，它是市场上唯一具有此功能的降压-升压控制器IC。以DC2814A-A演示板为例，此演示板使用LT8210，其输入电压范围为4 V至40 V，满载电流为3 A，输出电压为8 V至16 V。在PassThru模式下，与降压-升压操作相比，在较重负载下效率可提高最多5%，在较轻负载（例如10%电流负载）下效率最多可提高17%。因此，PassThru模式在轻负载工作条件下实现了显著的性能提升。

值得注意的是，尽管 LT8210 的 PassThru 模式允许输出电压不同于降压输出电压，但是当输入电压接近输出电压设定时，仍然存在一个升降压区域。LT8210 中出现这个升降压区域的原因是电感器电流调节的降压和升压控制区域存在重叠。

为了评估PassThru模式的应用效果，使用一个四开关升降压转换器作为点负载转换器的预调节器，同时也用作电机驱动器。虽然电源是一个24V的超级电容器，但直流电机需要9V的输入电压和0.3A的输入电流。升降压转换器将以PassThru模式运行，或者以传统的在连续导通模式 (CCM) 下运行的四开关升降压控制器运行。请注意，传统的升降压控制不具备PassThru模式；它只有降压、升压和升降压操作。

系统使用PassThru模式将其升压输出电压设置为12V，降压输出电压设置为27V。这样，超级电容器的启动电压可以在通带限制范围内。因此，系统将在24V到12V超级电容器电压范围内通过PassThru模式。在此期间，效率达到99.9%。与传统控制方法系统相比，PassThru模式将效率提高了22%至27%。

系统通过PassThru模式实现更高效率的一些关键原因包括消除了降压操作，确保电池电压保持在建议的通带范围内，以及其设计能够在轻负载下运行，重点减少开关损耗。PassThru技术是优化由超级电容器供电设备性能的重要手段。与采用CCM（连续导通模式）降压-升压操作的传统系统相比，采用具有PassThru模式的LT8210同步降压-升压控制器可以显著提升由超级电容器供电设备的效率。

支持同步四开关降压-升压DC/DC控制器

ADI推出LT8210，这是一款具有直通功能的100V VIN和VOUT同步四开关降升压DC/DC控制器。它可在直通模式、强制连续模式、脉冲跳跃模式和Burst®模式下运行。在直通模式下，当输入电压在用户可编程窗口范围内，输入电压会直接传递到输出。直通模式消除了转换损耗和EMI，同时最大化了效率。当输入电压高于或低于直通窗口时，降压或升压调节环路分别维持输出在设定的最大或最小值。

LT8210 的 GATEVCC 驱动器被调节至 10.6V，以支持标准级别 MOSFET 的使用，并可通过 EXTVCC 引脚供电以提高效率。GATEVCC 稳压器具有反向驱动保护功能，即使输入电压出现电压下降仍能维持调节。通过添加一个单 N 通道 MOSFET，可实现最高 -40V 的可选反向输入保护。LT8210 还包括一个精密电流检测放大器，可精确监测和限制输出或输入平均电流。

LT8210具有引脚可选的PassThru或固定输出CCM、DCM、Burst®工作模式，以及可编程的非开关PassThru窗口。其具有18μA的PassThru模式静态电流（IQ），效率高达99.9%，输入电压范围为2.8V至100V（启动时为4.5V），输出电压范围为1V至100V，反向输入保护可达-40V，输出电压精度为±1.25%（-40°C至125°C），电流监测精度为±3%，电流调节精度为±5%。它支持10V的四通道N沟道MOSFET栅极驱动，并且EXTVCC LDO可以从VOUT/外部电源轨供电。具有±20%的逐周期电感电流限制，降压或升压模式下无顶部MOSFET刷新噪声，固定/相位锁定频率范围为80kHz至400kHz，适用于低EMI扩频频率调制（SSFM）。其功能包括电源良好输出电压/过流监控，并提供38引脚TSSOP和40引脚（6mm x 6mm）QFN封装。LT8210可应用于汽车、工业、电信、航空电子系统、汽车启停系统、紧急呼叫应用及符合ISO 7637、ISO 16750、MIL-1275、DO-160标准的应用。

LT8210还提供了几种评估套件，包括DC2814A-B演示板，这是一个高压、高效率同步升降压DC/DC转换器，其输入电压范围为9V至80V，能够提供最大负载电流2.5A，并具有24V至34V的输出范围。另一个演示电路DC2814A-C，其输入电压范围为26V至80V，可提供最大负载电流2A，输出范围为36V至56V。此外，DC2814A-A演示电路的输入电压范围为8V至80V，在设备启动后可以降低至3.5V运行，提供最大负载电流3A，并具有8V至16V的输出范围。

这些演示板均集成了LT8210EUJ控制器，采用恒定频率的电流模式架构，支持高达400kHz的可锁相频率，同时可选的输入或输出电流反馈回路为电池充电和其他应用提供支持。此外，ADI提供了LTspice®——一种功能强大且高效的免费仿真软件，具备原理图捕获和波形查看功能，可增强能力和模型，优化模拟电路的仿真效果。

结论

由ADI推出的LT8210是一款四开关同步降压-升压DC/DC控制器，可在PassThru、强制连续模式、脉冲跳跃模式和Burst®模式下运行，显著优化超级电容供电设备的效率。这款支持PassThru技术的降压-升压DC/DC控制器将提升电池效率并延长能量存储系统的使用寿命，非常适合汽车、工业、通信和航空航天电子系统等应用。