使用H橋變壓器驅動器為超級電容器充電

MAX13256 H橋變壓器驅動器具有小尺寸和大負載（10W）能力，是超級電容（supercaps）充電的極有吸引力的方案。然而，由于初始充電電流較高，電路輸出端的大電容會迫使驅動器在啟動時進入故障模式。本應用筆記介紹了一種解決方案，允許用戶在不發生故障的情況下對大電容充電。

從歷史上看，超級電容器（supercaps）在電子電路中的使用有限。由于其大尺寸和平庸的能量容量，超級電容主要用于低功耗應用，如內存電源備份。然而，在過去幾年中，在提高超級電容的能量和功率能力方面取得了重大進展，使其成為更廣泛的基于電池的應用（包括手持設備、無線產品和執行器）越來越有吸引力的解決方案。

MAX13256 H橋驅動器具有小尺寸和大負載（10W）能力，是一種極具吸引力的解決方案，可在驅動系統負載1的同時為超級電容充電1。然而，由于電容完全放電時需要高充電電流，直接放置在MAX13256電路輸出端的大電容會迫使驅動器在啟動時進入故障模式。雖然有各種各樣的可接受的限流器電路可供選擇，但其中許多解決方案會浪費功率，并且可能涉及輸出端的顯著壓降。那么，有沒有辦法使電路在不損失大量功率的情況下工作呢？

一個小而簡單的解決方案！

在超級電容的正引線和變壓器電路的輸出之間并聯增加一個小二極管和電阻器，限制了正常工作期間用于為超級電容充電的電流，并允許在需要能量時輕松放電（圖 1）。當超級電容充電時，二極管反向偏置，充電電流受并聯電阻R的限制限制.二極管在超級電容放電時導通，導致從電容器到負載的電壓降很小。二極管不會以其他方式限制電荷從超級電容流出。

圖1.二極管電阻限流電路，用于利用MAX13256 H橋變壓器驅動器為超級電容充電。

計算 R 的值時必須小心限制在所需系統電流（I系統） 在為超級電容充電時必須保持，C支持.確保超級電容充電電流和所需系統電流不超過MAX13256設定的電流限值。有關設置器件限流的更多信息，請參見MAX13256數據資料。

首先，計算可用于為超級電容充電的電流量，ISUP_CHG，使用以下公式：

我SUP_CHG= I限制-我系統

我在哪里限制是MAX13256設定的電流限值。

R限制限制超級電容完全放電時的充電電流。計算 R限制使用以下等式：

R限制= VISO_MAX/我SUP_CHG

其中 VISO_MAX是變壓器電路輸出端預期的最大電壓。

一個簡單的例子

給定圖2中的電路，假設所需的最大系統負載為700mA。

圖2.MAX13256超級電容充電電路示例

利用變壓器上的2：1壓降和MAX13256第1引腳上的1kΩ電阻，我們可以在IC進入故障模式之前從電路的副邊拉出至少1A電流。使用上面的等式，我們計算：

ISUP_CHG = 1A - 700mA = 300mA

為了限制進入超級電容的電流，R限制是：

RLIMIT = 5.5V/0.3A = 18.3Ω.

最接近的標準較大值為18.7Ω，因此RLOAD = 18.7Ω.

最后，我們可以計算為超級電容充電所需的最長時間2。

充電時間 = 5Τ = 5 × RLIMIT × CSUP = 5 × 18.7Ω × 500mF = 47 秒

因此，在驅動系統負載的同時，為超級電容充電只需不到 1 分鐘的時間。

審核編輯：郭婷