RTC с суперкапом?

Я занимаюсь разработкой тестовой платы для микроконтроллеров на базе ATmega. Одна из функций, которую я хочу включить, - это часы реального времени с микросхемой Maxim DS1307 . Однако вместо того, чтобы использовать традиционную батарею с батарейками типа «таблетка», я хочу использовать действительно маленький суперконденсатор.

Потребляемая мощность DS1307 обычно составляет около 500 нА в режиме резервного копирования. Panasonic делает действительно маленькую суперкапу 0,015F 2,6 В, которая выглядит так, как будто она будет работать. Как я могу оценить, как долго RTC будет работать на этом суперкапе?

Как говорит Дэвид, суперкапы в некоторой степени теряют свой заряд, что в основном является проблемой в течение более длительных периодов времени. Давайте сделаем необходимые расчеты, игнорируя утечку.
Падение напряжения на конденсаторе при постоянном токе определяется как

$\Delta V = \dfrac{I \cdot \Delta T}{C}$

или переставить по времени:

$\Delta T = \dfrac{C \cdot \Delta V}{I}$

обычно составляет 3 В, но для данного суперкапа максимально 2,6 В. Минимальное значение для RTC составляет 2 В, поэтому допустимое падение напряжения составляет 0,6 В. Заполнение других номеров это дает $V_{BAT}$

$\Delta T = \dfrac{0.015F \cdot 0.6V}{500 nA} = 18000 s = \mbox {5 hours}$

что не очень долго, но тогда вы также выбрали довольно маленький суперкап. Крышка 1F / 3V увеличит ваше время до 23 дней, но там мы должны были бы принять во внимание утечку крышки, поэтому на практике это может составлять от недели до двух недель.

редактировать
Просто выбрать правильный RTC и SuperCap значительно улучшит долговечность. PCF2123 RTC может работать до 1,1 V и PAS311HR SuperCap не только имеет более высокую емкость 30 мкФ, но может также работать на 3,3 В. Тогда уравнение становится

$\Delta T = \dfrac{0.030F \cdot 2.2V}{110 nA} = 18000 s = \mbox {167 hours}$

или не хватает одной недели. Крышка 1F / 3,3 В была бы полезна в течение 7 месяцев или, возможно, от 2 до 3 месяцев с учетом саморазряда.

На практике трудно оценить, как долго RTC будет работать на кепке. Проблема в том, что суперкапы часто имеют высокий ток утечки, часто выше, чем сам RTC. Вы заметите, что в техническом описании Panasonic даже не упоминается ток утечки, и их рекомендуемые приложения не нуждаются в резервном копировании RTC более недели или месяца.

Я не смог найти суперкап, которые на самом деле перечисляют эту спецификацию. Лучшее, что я смог найти, это крышка NEC-Tokin, которая сказала, что через 24 часа крышка 5 В самостоятельно разряжается до напряжения не ниже 4,2 В, оставляя его не подключенным.

Однажды я использовал суперкарт 5 В, 5 Фарад на RTC (я забыл чип, и это было 10 лет назад), а время резервного копирования составляло около 7 или 8 месяцев. Это было значительно ниже, чем то, что я рассчитал, просто используя спецификацию максимального потребления тока от чипа RTC и значение емкости крышки. Если я правильно помню, я рассчитывал что-то вроде 1,5-2,0 года.

Старый вопрос, но еще одна идея, которой я хотел бы поделиться

Я предполагаю, что люди захотят заряжать суперкап, когда включен нормальный источник питания, и это приведет к появлению диодов в цепи, (см. Изображение), уменьшая эффективную запасаемую энергию, которую может использовать ваш RTC, выделяя значительное количество, которое никто здесь не упомянул.

Я нашел это на сайте частиц.io. Они также упоминают, что STM micro не терпит утечки тока обратно со входа VBAT, когда: вы начинаете заряжать крышку, которая ниже Vin-0.6V. Большинство дискретных RTCC тоже таковы, поэтому вам нужен D2. Причина D1 довольно очевидна: вы хотите, чтобы только RTCC использовал накопленную энергию суперкапа.

Выбор Schottkys будет компромиссом (еще раз). Чем ниже выбрано прямое напряжение, тем больше вероятность обратного тока утечки. Например, BAS-40 (вы можете найти два в последовательной конфигурации в SOT-23, с постфиксом «S») будет иметь падение напряжения 0,4 В, если вы заряжаете крышку с 10 мА при 25 ° С (см. Таблицу ), И будет течь на порядка 0,1 мкА при нормальной температуре. Если вы выберете другой шоттки, утечка может быть в десятьсот раз выше. Это можно объяснить значением, измеренным Каси в предыдущем ответе.

Мы используем суперконденсаторы в нашем продукте для резервного копирования RTC. Ток утечки суперконденсатора составляет почти 1 мкА. Он не может поддерживать RTC даже в течение одного дня. Максимум 12-15 часов. Но он может быть заряжен менее чем за 5 часов. Это одно из преимуществ.