supercap-powered RTC?

Saya merancang papan tes mikrokontroler berbasis ATmega. Salah satu fitur yang ingin saya sertakan adalah Jam Real Time dengan Maxim DS1307 IC . Alih-alih memasukkan cadangan baterai sel koin tradisional, bagaimanapun, saya ingin menggunakan super kapasitor yang sangat kecil.

Daya tarik DS1307 biasanya sekitar 500nA dalam mode cadangan. Panasonic membuat supercap 0.015F 2.6v yang sangat kecil yang sepertinya akan bekerja. Bagaimana saya bisa memperkirakan berapa lama RTC akan berjalan pada supercap ini?

Seperti David mengatakan superkaps bocor muatan mereka sampai batas tertentu, yang terutama merupakan masalah selama periode waktu yang lebih lama. Mari kita buat perhitungan yang diperlukan dengan mengabaikan kebocoran.
Tegangan jatuh melintasi kapasitor pada arus konstan diberikan oleh

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

atau mengatur ulang waktu:

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

$V_{BAT}$

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

yang tidak terlalu lama, tetapi kemudian Anda juga memilih supercap yang agak kecil. Tutup 1F / 3V akan menambah waktu Anda menjadi 23 hari, tetapi di sana kami harus memperhitungkan kebocoran tutup, jadi dalam praktiknya ini mungkin sekitar satu minggu hingga dua minggu.

sunting
Hanya memilih RTC yang tepat dan supercap akan secara dramatis meningkatkan umur panjang. The PCF2123 RTC dapat beroperasi ke 1,1 V, dan PAS311HR supercap tidak hanya memiliki kapasitansi yang lebih tinggi dari 30 mF, tetapi juga dapat beroperasi pada 3,3 V. Kemudian persamaan menjadi

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

atau hanya kurang dari satu minggu. Batas 1F / 3.3V akan baik untuk 7 bulan, atau mungkin 2 hingga 3 bulan dengan mempertimbangkan self-discharge.

Dalam praktiknya, sulit untuk memperkirakan berapa lama RTC akan berjalan pada batas. Masalahnya adalah bahwa supercaps sering memiliki arus bocor tinggi, seringkali lebih tinggi dari RTC itu sendiri. Anda akan melihat bahwa lembar data Panasonic bahkan tidak menyebutkan kebocoran saat ini, dan aplikasi yang direkomendasikan tidak memerlukan cadangan RTC selama lebih dari seminggu atau sebulan.

Saya tidak dapat menemukan supercaps yang benar-benar daftar spesifikasi ini. Yang terbaik yang bisa saya temukan adalah topi NEC-Tokin yang mengatakan setelah 24 jam, tutup 5v terlepas sendiri hingga tidak lebih rendah dari 4,2 volt dengan tidak tersambung.

Saya pernah menggunakan supercap 5v, 5 farad pada RTC (saya lupa chip, dan ini 10 tahun yang lalu), dan waktu cadangan sekitar 7 atau 8 bulan. Ini secara signifikan lebih rendah dari apa yang saya hitung hanya menggunakan spec gambar arus maksimum dari chip RTC dan nilai kapasitansi tutup. Jika saya ingat dengan benar, saya menghitung sekitar 1,5 hingga 2,0 tahun.

Pertanyaan lama, tetapi wawasan lain yang ingin saya bagikan

Saya berasumsi orang akan ingin mengisi supercap ketika catu daya normal menyala, dan itu akan membawa dioda ke curcuit, (lihat gambar) mengurangi energi tersimpan efektif yang dapat digunakan RTC Anda, membocorkan sejumlah besar yang belum pernah disebutkan sejauh ini di sini.

Saya menemukannya di particle.io. Mereka juga menyebutkan bahwa mikro STM tidak mentolerir arus yang tenggelam dari input VBAT ketika: Anda mulai mengisi daya tutup yang di bawah Vin-0.6V. Sebagian besar RTCC diskrit seperti itu juga, itu sebabnya Anda perlu D2. Alasan D1 cukup jelas, Anda hanya ingin RTCC menggunakan energi supercap yang tersimpan.

Memilih Schottkys akan menjadi tradeoff (lagi). Semakin rendah tegangan maju yang Anda pilih, kemungkinan besar semakin tinggi arus bocor balik. Misalnya BAS-40 (Anda dapat menemukan dua konfigurasi seri di SOT-23, dengan postfix "S") akan memiliki drop tegangan 0.4V jika Anda mengisi daya tutup dengan 10mA pada 25C (lihat lembar data ), DAN akan bocor pada urutan 0,1 uA pada suhu normal. Jika Anda memilih schottky yang lain, kebocoran dapat dengan mudah mencapai seratus kali lipat. Itu bisa menjelaskan nilai Kasi yang diukur dalam jawaban sebelumnya.

Kami menggunakan Super kapasitor dalam produk kami untuk cadangan RTC. Arus bocor supercapacitor hampir 1uA. Itu tidak dapat mendukung untuk RTC bahkan untuk satu hari. Maksimal 12-15 jam saja. Tetapi bisa dikenakan biaya kurang dari 5 jam. Itulah salah satu keunggulannya.