Utilizzo di supercapacitor come backup per MCU

Ho questo progetto che richiede una sorta di alimentatore di backup. e sto pensando di usare un super cap 5V 4F.

ci sono le mie domande:

Sto programmando di caricare il cappuccio con un diodo e una resistenza da 100 ohm a un VCC 5V (buona idea?). come posso collegare il cappuccio all'MCU. la connessione diretta non funzionerà perché ci vorrà del tempo per caricare il limite.
Normalmente il circuito consumerà 20mA, in modalità di spegnimento, utilizzerà circa 200uA, quanto durerà questo tappo 4F?

microcontroller power supercapacitor

— Atmega 328
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+1 per il nome utente (e anche la domanda interessante).

— Architetto elettrico

Ho costruito questi circuiti prima. Il supercap è pensato SOLO per il backup. A 200uA durerà al massimo alcuni giorni, a seconda della tensione di interruzione della MPU. La MPU dovrà utilizzare un pin per controllare la fonte di alimentazione o utilizzare 2 diodi a bassa perdita. Uno per l'alimentazione principale, l'altro per caricare il super-tappo. Un mosfet P-Channel guidato da un pin OC fornirebbe piena potenza a MPU quando si sveglia. Suppongo che la MPU smetta di funzionare da 2 a 3 volt. Fornisci maggiori dettagli MPU.

— Sparky256,

haha letteralmente un ATMEGA 328 chiedendo casualmente consigli per il progetto da usare come proprio potere di backup

— KyranF,

Se non sei legato a quella specifica CPU e hai bisogno di una vita di sonno più lunga, ci sono micro che impiegano meno di 1 uA durante il sonno.

— Brian Drummond,

Questo può aiutare: utilizzare un condensatore per mantenere il circuito alimentato per 1 secondo dopo aver scollegato la batteria?

— Ayhan,

Risposte:

Presupponendo condizioni ideali, ovvero assenza di dispersione di corrente nel condensatore e in altre parti del circuito.

Caso 1: il microcontrollore è in esecuzione e consuma 20 mA. Supponiamo che il tuo microcontrollore funzioni correttamente fino a quando la tensione raggiunge i 4 V. Tuttavia per atmega 328, è possibile farlo funzionare a tensioni anche più basse se si sceglie di eseguirlo a una frequenza di clock inferiore.

Supponendo 20 mA a 5 V, la resistenza di carico sarà 5 V / 0,02 A = 250 ohm

Ecco la teoria completa in un'immagine:

Vo iniziale = 5 V e V finale = 4 V. Risolvere per tempo dà 225 secondi.

Ciò significa che il microcontrollore continuerà a funzionare per altri 225 secondi dopo aver perso l'alimentazione, a condizione che il condensatore sia stato caricato a 5 V.

Caso 2: il microcontrollore è in modalità di spegnimento e consuma 200 uA.

R = 25000 ohm.

Risolvendo per il tempo dà 6.25 ore.

Questo è il tempo massimo teorico che stai ottenendo. Le cose non possono andare meglio di così se non hai intenzione di far funzionare il tuo controller con una frequenza di clock inferiore.

Solo per riferimento, Atmega328 può funzionare da 1,8 V. Per questo si ottiene un tempo tra 17 minuti e 28,33 ore

Questi sono valori teorici. I valori pratici saranno ancora inferiori a causa di perdite nel diodo, nel condensatore stesso e in altri elementi del circuito.

— Whiskeyjack
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Dipende dal regolatore, ma assumerei un carico di corrente costante in assenza di informazioni migliori.

— Sean Houlihane,

Per il collegamento della batteria al pin VCC dell'MCU, è possibile utilizzare un semplice doppio diodo "OR" con diodi a caduta diretta. Ciò significa che quando VCC viene perso, il cappuccio smette di caricarsi e l'ingresso del diodo per VCC diminuirà, ma l'ingresso del diodo per VCC Cap-> MCU continuerà fino a quando la curva di scarica mostrata da Whiskeyjack raggiunge un punto critico in cui l'Atmega marrone -out circuito di rilevamento entra in azione e si spegne. A proposito, potresti voler controllare i fusibili delle impostazioni per la tensione di rilevamento del brown out, è piuttosto importante.

schematico

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Nota: i numeri di parte per i diodi sono solo valori predefiniti nella cosa del produttore di circuiti. Trova alcuni diodi a caduta diretta da 300-400mV.

— KyranF
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Quasi allo stesso circuito a cui stavo pensando. I diodi Schottky avranno meno Vdrop, ma tenderanno ad avere una corrente di dispersione elevata. Questo può essere un punto controverso con un consumo di corrente inattiva di 200uA per la MPU. Il tempo di inattività massimo prima dell'arresto sembra essere di 1 giorno o meno.

— Sparky256,

Per costruire il tuo circuito, suggerirei di utilizzare un caricabatterie con condensatore supercondensante. L'LTC produce ottimi prodotti e qualcosa di simile all'LTC4425 ti servirebbe bene. Questo farà un ottimo lavoro di gestione dei supercondensatori.

Inoltre, 20 mA è un assorbimento di corrente ragionevolmente elevato da un supercondensatore, quindi è necessario fare attenzione a ESR o resistenza equivalente in serie. Tutti i condensatori reali hanno al loro interno una resistenza parassita che è modellata nel circuito come in serie. A 30 ohm e 20 mA, vedrai una caduta di 0,6 V, che è piuttosto uno spreco. Assicurati di trovare qualcosa nella gamma di 30mohm.

— Brian Dohler
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