Menggunakan supercapacitor sebagai cadangan untuk MCU

Saya memiliki proyek ini yang memerlukan semacam catu daya cadangan. dan saya berencana untuk menggunakan topi super 5V 4F.

ada pertanyaan saya:

Saya berencana untuk mengisi tutup dengan dioda dan resistor 100 ohm ke VCC 5V (Ide bagus?). bagaimana saya bisa menghubungkan tutup ke MCU. koneksi langsung tidak akan berfungsi karena akan memerlukan waktu untuk mengisi daya tutup.
Biasanya rangkaian akan mengkonsumsi 20mA, dalam mode power-off, ia akan menggunakan sekitar 200uA, berapa lama tutup 4F ini akan bertahan?

microcontroller power supercapacitor

— Atmega 328
sumber

+1 untuk nama pengguna (dan juga pertanyaan yang menarik).

— Arsitek Listrik

Saya telah membangun sirkuit ini sebelumnya. Supercap dimaksudkan untuk Cadangan-HANYA. Pada 200uA, itu akan bertahan paling lama beberapa hari, tergantung pada tegangan putus MPU. MPU perlu menggunakan pin untuk mengontrol sumber catu daya, atau menggunakan 2 dioda kebocoran rendah. Satu untuk daya utama, yang lain untuk mengisi tutup super. MOSFET P-Channel yang digerakkan oleh pin OC akan memberikan kekuatan penuh untuk MPU ketika bangun. Saya mengasumsikan MPU berhenti bekerja pada 2 hingga 3 volt. Harap berikan lebih banyak detail MPU.

— Sparky256

haha secara harfiah ATMEGA 328 hanya dengan santai meminta saran untuk proyek untuk digunakan sebagai kekuatan cadangannya sendiri

— KyranF

Jika Anda tidak terikat pada CPU spesifik itu dan membutuhkan umur tidur lebih lama, ada micros yang mengambil di bawah 1 uA saat tidur.

— Brian Drummond

Ini dapat membantu: Menggunakan kapasitor untuk menjaga sirkuit bertenaga 1s setelah baterai terputus?

— Ayhan

Jawaban:

Dengan asumsi kondisi ideal yaitu tidak ada arus bocor pada kapasitor dan bagian sirkuit lainnya.

Kasus 1: Kontroler mikro Anda berjalan dan menggambar 20 mA. Mari kita asumsikan mikro controller Anda akan berfungsi dengan baik sampai tegangan mencapai 4V. Namun untuk atmega 328, Anda dapat membuatnya bekerja pada voltase lebih rendah jika Anda memilih untuk menjalankannya pada frekuensi clock yang lebih rendah.

Dengan asumsi 20 mA pada 5V, tahanan beban Anda akan 5V / 0,02A = 250 ohm

Berikut adalah teori lengkap dalam satu gambar:

Vo Awal = 5V dan final Vc = 4V. Memecahkan waktu memberi 225 detik.

Itu berarti, mikro-controller Anda akan tetap berfungsi selama 225 detik setelah Anda kehilangan daya, asalkan kapasitor dibebankan ke 5V.

Kasus 2: Mikro-controller Anda dalam mode daya mati yang menghabiskan 200 uA.

R = 25000 ohm.

Memecahkan waktu memberi 6,25 jam.

Ini adalah waktu maksimum teoretis yang Anda dapatkan. Hal-hal tidak dapat menjadi lebih baik dari ini kecuali Anda berencana untuk menjalankan controller Anda pada frekuensi clock yang lebih rendah.

Hanya untuk referensi Anda, Atmega328 dapat berjalan dari 1.8V. Untuk ini, Anda mendapatkan waktu antara 17 menit dan 28,33 jam

Ini adalah nilai-nilai teoretis. Nilai praktis akan semakin kecil karena kebocoran di dioda, kapasitor itu sendiri, dan elemen rangkaian lainnya.

— Whiskeyjack
sumber

Itu tergantung pada regulator, tapi saya akan menganggap beban arus konstan tanpa adanya informasi yang lebih baik.

— Sean Houlihane

Untuk koneksi baterai ke pin VCC MCU, Anda dapat menggunakan Diode ganda sederhana "ATAU" dengan drop-forward drop diode. Ini akan berarti ketika VCC hilang, tutup masih berhenti mengisi dan input dioda untuk VCC akan turun, tetapi input dioda untuk Cap-> MCU's VCC akan terus berlanjut sampai kurva debit yang ditunjukkan oleh Whiskeyjack mencapai titik kritis di mana Atmega's brown Sirkuit deteksi keluar keluar dan dimatikan. Ngomong-ngomong, Anda mungkin ingin memeriksa sekering pengaturan Anda untuk mengetahui tegangan brown-out-deteksi, ini cukup penting.

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Catatan: Nomor komponen untuk dioda hanyalah nilai default dalam hal pembuat sirkuit. Temukan 300-400mV forward drop diode.

— KyranF
sumber

Hanya tentang sirkuit yang sama yang saya pikirkan. Dioda Schottky akan memiliki Vdrop lebih sedikit, tetapi cenderung memiliki arus bocor tinggi. Ini mungkin titik diperdebatkan dengan drainase idle saat 200uA untuk MPU. Waktu idle maksimum sebelum shutdown adalah 1 hari atau kurang.

— Sparky256

Untuk membangun sirkuit Anda, saya akan menyarankan menggunakan IC charger super-kapasitor. LTC membuat produk hebat, dan sesuatu yang mirip dengan LTC4425 akan membantu Anda dengan baik. Ini akan melakukan pekerjaan hebat manajemen super-kapasitor.

Juga, 20mA adalah arus yang cukup tinggi dari super-kapasitor, jadi Anda harus berhati-hati terhadap ESR, atau Perlawanan Seri Setara. Semua kapasitor nyata memiliki resistensi parasit di dalamnya yang dimodelkan ke dalam rangkaian seperti seri. Pada 30 ohm dan 20 mA, Anda akan melihat penurunan 0,6V, yang cukup sia-sia. Pastikan untuk menemukan sesuatu dalam kisaran 30mohm.

— Brian Dohler
sumber