Использование суперконденсатора в качестве резервной копии для MCU

У меня есть этот проект, который требует какого-то резервного источника питания. и я планирую использовать 5V 4F Super Cap.

Есть мои вопросы:

Я планирую зарядить колпачок диодом и резистором 100 Ом на 5 В пост. Тока (хорошая идея?). как можно подключить шапку к MCU. прямое соединение не будет работать, потому что для зарядки крышки потребуется некоторое время.
Обычно схема потребляет 20 мА, в режиме отключения питания она потребляет около 200 мА, как долго будет длиться эта 4F крышка?

microcontroller power supercapacitor

— Atmega 328
источник

+1 за имя пользователя (а также интересный вопрос).

— Электротехнический архитектор

Я построил эти схемы раньше. Суперкап предназначен ТОЛЬКО для резервного копирования. При 200 мкА это продлится не более нескольких дней, в зависимости от напряжения отключения MPU. MPU потребуется использовать контакт для управления источником питания или использовать 2 диода с малой утечкой. Один для основного питания, другой для зарядки супер-колпачка. Мосфет P-Channel, управляемый выводом OC, обеспечит полную мощность MPU, когда он проснется. Я предполагаю, что MPU перестает работать при 2 до 3 вольт. Пожалуйста, предоставьте больше деталей MPU.

— Sparky256

ха-ха, буквально ATMEGA 328, просто случайно попросил совета у проекта, чтобы использовать его в качестве своего резервного источника питания

— KyranF

Если вы не привязаны к этому конкретному процессору и нуждаетесь в более длительном сне, есть микросхемы, которые потребляют менее 1 мкА во время сна.

— Брайан Драммонд

Это может помочь: Использование конденсатора для поддержания цепи в течение 1 с после отключения батареи?

— Айхан

Ответы:

Предполагая идеальные условия, т.е. отсутствие тока утечки в конденсаторе и других частях цепи.

Случай 1: ваш микроконтроллер работает и потребляет 20 мА. Предположим, что ваш микроконтроллер будет работать нормально, пока напряжение не достигнет 4 В. Однако для Atmega 328 вы можете заставить его работать даже при более низких напряжениях, если вы решите использовать его на более низкой тактовой частоте.

Предполагая 20 мА при 5 В, сопротивление нагрузки будет 5 В / 0,02 А = 250 Ом.

Вот полная теория в одном изображении:

Начальное Vo = 5В и конечное Vc = 4В. Решение за время дает 225 секунд.

Это означает, что ваш микроконтроллер будет продолжать работать еще 225 секунд после потери питания, если конденсатор был заряжен до 5В.

Случай 2: Ваш микроконтроллер находится в режиме отключения питания, потребляя 200 мкА.

R = 25000 Ом.

Решение за время дает 6.25 часов.

Это теоретическое максимальное время, которое вы получаете. Вещи не могут быть лучше, чем это, если вы не планируете запустить свой контроллер на более низкой тактовой частоте.

Просто для справки, Atmega328 может работать от 1,8 В. За это вы получаете время от 17 минут до 28,33 часа.

Это теоретические значения. Практические значения будут еще меньше из-за утечки в вашем диоде, самом конденсаторе и других элементах схемы.

— Whiskeyjack
источник

Это зависит от регулятора, но я бы принял постоянную текущую нагрузку при отсутствии какой-либо лучшей информации.

— Шон Хулихейн

Для подключения батареи к выводу VCC на MCU вы можете использовать простой двойной диод «ИЛИ» с низко-прямолинейными диодами с понижением. Это будет означать, что VCC будет потерян, крышка все равно прекратит зарядку, и диодный вход для VCC упадет, но диодный вход для VCC Cap-> MCU будет продолжать работать до тех пор, пока кривая разряда, показанная Whiskeyjack, не достигнет критической точки, где коричневый цвет Atmega срабатывает схема обнаружения, и она отключается. Кстати, вы можете проверить предохранители в настройках на наличие напряжения обнаружения, это очень важно.

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Примечание. Номера деталей для диодов являются просто значениями по умолчанию для производителя схем. Найдите несколько падающих диодов на 300-400 мВ.

— KyranF
источник

Примерно по той же схеме, о которой я думал. Диоды Шоттки будут иметь меньше Vdrop, но имеют тенденцию иметь высокий ток утечки. Это может быть спорный вопрос с утечкой тока холостого хода 200 мкА для MPU. Максимальное время простоя до выключения составляет 1 день или меньше.

— Sparky256

Для построения схемы я бы предложил использовать суперконденсаторную интегральную схему зарядного устройства. LTC производит отличные продукты, и что-то похожее на LTC4425 хорошо вам подойдет. Это сделает большую работу по управлению суперконденсаторами.

Кроме того, 20 мА - это достаточно высокое потребление тока от суперконденсатора, поэтому вам следует остерегаться ESR или эквивалентного последовательного сопротивления. Все настоящие конденсаторы имеют внутри себя паразитное сопротивление, которое моделируется в цепи как последовательно. При 30 Ом и 20 мА вы увидите падение на 0,6 В, что является довольно пустой тратой. Не забудьте найти что-то в диапазоне 30 мОм.

— Брайан Долер
источник