JAJU907 October   2023

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
      1. 2.2.1 プライマリ・アラーム回路 - 電流センシング
      2. 2.2.2 マイクロフォンの回路 - 一致検出
      3. 2.2.3 バックアップ・アラーム回路
      4. 2.2.4 スーパーキャパシタの充電回路
      5. 2.2.5 ソフトウェアのフローチャート
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1 MSPM0G150x
      2. 2.3.2 TPS61094
      3. 2.3.3 TPA6211A1
  9. 3ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 3.1 ハードウェア要件
    2. 3.2 ソフトウェア要件
      1. 3.2.1 ソフトウェアの概要
        1. 3.2.1.1 MSPM0 MCU のプログラミング
        2. 3.2.1.2 外部 SPI フラッシュのプログラミング
    3. 3.3 テスト設定
    4. 3.4 テスト結果
      1. 3.4.1 プライマリ・アラーム波形
      2. 3.4.2 プライマリ・アラームの高調波テスト
      3. 3.4.3 一致検出
      4. 3.4.4 バックアップ電源の遷移
      5. 3.4.5 アラーム音圧レベルとバックアップ・アラームの実行時間
  10. 4設計とドキュメントのサポート
    1. 4.1 設計ファイル
      1. 4.1.1 回路図
      2. 4.1.2 BOM
    2. 4.2 ツールとソフトウェア
    3. 4.3 ドキュメントのサポート
    4. 4.4 サポート・リソース
    5. 4.5 商標

2.2.4 スーパーキャパシタの充電回路

図 2-5 に、スーパーキャパシタの充電およびバックアップ電源の回路図を示します。

GUID-20230908-SS0I-7MGK-Z4XZ-9TCQBWKH0W6L-low.svg図 2-5 スーパーキャパシタの充電回路

TPS61094 が動作するスーパーキャパシタの最小電圧は 0.7V なので、スーパーキャパシタのエネルギー容量の一部は利用できません。

定格 5V 未満のスーパーキャパシタに使用できるスーパーキャパシタ・エネルギー・ストレージを、式 2 に示します。

EJoules=12×C×V2-12×C×0.7 V2   {Supercapacitor VCHG<5 V}
式 2. EJoules=12×C×V2-0.245×C                {Supercapacitor VCHG<5 V}

この設計では、スーパーキャパシタの電圧は 2.7V、容量は 5F であり、17 ジュールのエネルギー・ストレージを提供します。TPS61094 では、スーパーキャパシタの最大充電電圧は 5V です。式 3 に、選択したスーパーキャパシタの定格が 5V 以上の場合に使用できるエネルギー・ストレージを示します。

EJoules=12×C×5 V2-0.245×C    {Supercapacitor VCHG≥5 V}
式 3. EJoules=12.255×C                                   {Supercapacitor VCHG≥5 V}

表 2-1 に示すように、自動降圧モードに移行してスーパーキャパシタを充電するには、VIN を目標の VOUT より 100mV 高くする必要があります。このため、目標の VOUT は 3V に設定しました。これは、OSEL ピンに 3kΩ 抵抗を接続することで設定しています。入力電圧 VIN が目標電圧を下回ると、昇圧動作を開始します。電力遷移波形については、図 3-7 と 図 3-8 を参照してください。

表 2-1 動作モード
モードENモードバイパス昇圧降圧機能
強制バイパス00✓××バイパス MOSFET をオン、昇圧コンバータまたは降圧コンバータをオフ、VOUT = VIN
完全なシャットダウン01×××バイパス切断、昇圧コンバータまたは降圧コンバータをオフ、VOUT = 0V
強制降圧10✓×✓スーパーキャパシタまたはバックアップ・バッテリを充電しながら、降圧コンバータをイネーブル、バイパス MOSFET をオン、VOUT = VIN
自動昇圧または降圧11✓×✓降圧コンバータ、イネーブル。VIN > target VOUT + 100mV かつ VOUT > target VOUT のとき、スーパーキャパシタは降圧コンバータで充電されます
11✓✓×昇圧コンバータおよびバイパスがイネーブル。VOUT + 100mV > VIN > target VOUT かつ VOUT = target VOUT のとき、VOUT は両方の VIN から バイパスを経由し、昇圧コンバータによりスーパーキャパシタから供給されます。
11×✓×昇圧コンバータ、イネーブル。VIN < target VOUT のとき、VOUT は スーパーキャパシタから昇圧コンバータにより電力を供給されます。