使用H橋變壓器驅(qū)動(dòng)器為超級(jí)電容器充電

MAX13256 H橋變壓器驅(qū)動(dòng)器具有小尺寸和大負(fù)載（10W）能力，是超級(jí)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(huì)迫使驅(qū)動(dòng)器在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)入故障模式。本應(yīng)用筆記介紹了一種解決方案，允許用戶在不發(fā)生故障的情況下對(duì)大電容充電。

從歷史上看，超級(jí)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(jí)電容主要用于低功耗應(yīng)用，如內(nèi)存電源備份。然而，在過(guò)去幾年中，在提高超級(jí)電容的能量和功率能力方面取得了重大進(jìn)展，使其成為更廣泛的基于電池的應(yīng)用（包括手持設(shè)備、無(wú)線產(chǎn)品和執(zhí)行器）越來(lái)越有吸引力的解決方案。

MAX13256 H橋驅(qū)動(dòng)器具有小尺寸和大負(fù)載（10W）能力，是一種極具吸引力的解決方案，可在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載1的同時(shí)為超級(jí)電容充電1。然而，由于電容完全放電時(shí)需要高充電電流，直接放置在MAX13256電路輸出端的大電容會(huì)迫使驅(qū)動(dòng)器在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)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(huì)浪費(fèi)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(gè)小而簡(jiǎn)單的解決方案！

在超級(jí)電容的正引線和變壓器電路的輸出之間并聯(lián)增加一個(gè)小二極管和電阻器，限制了正常工作期間用于為超級(jí)電容充電的電流，并允許在需要能量時(shí)輕松放電（圖 1）。當(dāng)超級(jí)電容充電時(shí)，二極管反向偏置，充電電流受并聯(lián)電阻R的限制限制.二極管在超級(jí)電容放電時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)致從電容器到負(fù)載的電壓降很小。二極管不會(huì)以其他方式限制電荷從超級(jí)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(qū)動(dòng)器為超級(jí)電容充電。

計(jì)算 R 的值時(shí)必須小心限制在所需系統(tǒng)電流（I系統(tǒng)） 在為超級(jí)電容充電時(shí)必須保持，C支持.確保超級(jí)電容充電電流和所需系統(tǒng)電流不超過(guò)MAX13256設(shè)定的電流限值。有關(guān)設(shè)置器件限流的更多信息，請(qǐng)參見MAX13256數(shù)據(jù)資料。

首先，計(jì)算可用于為超級(jí)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(tǒng)

我在哪里限制是MAX13256設(shè)定的電流限值。

R限制限制超級(jí)電容完全放電時(shí)的充電電流。計(jì)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(yù)期的最大電壓。

一個(gè)簡(jiǎn)單的例子

給定圖2中的電路，假設(shè)所需的最大系統(tǒng)負(fù)載為700mA。

圖2.MAX13256超級(jí)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(jìn)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(jì)算：

ISUP_CHG = 1A - 700mA = 300mA

為了限制進(jìn)入超級(jí)電容的電流，R限制是：

RLIMIT = 5.5V/0.3A = 18.3Ω.

最接近的標(biāo)準(zhǔn)較大值為18.7Ω，因此RLOAD = 18.7Ω.

最后，我們可以計(jì)算為超級(jí)電容充電所需的最長(zhǎng)時(shí)間2。

充電時(shí)間 = 5Τ = 5 × RLIMIT × CSUP = 5 × 18.7Ω × 500mF = 47 秒

因此，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載的同時(shí)，為超級(jí)電容充電只需不到 1 分鐘的時(shí)間。

審核編輯：郭婷