Aiuta con la protezione della perdita di potenza tramite condensatore

La progettazione di un circuito memorizzerà i dati di registro su una scheda SD. Le informazioni arriveranno da un circuito genitore a cui questo si collega. Il circuito genitore fornirà 5 V alla mia scheda figlia. La scheda figlia utilizza un MCU che funziona a 3,3 V, quindi sto solo usando un paio di diodi per ridurre la tensione da 5 V.

LA MIA SFIDA È: In caso di mancanza di corrente, voglio che l'MCU sulla mia scheda figlia sia in grado di rilevare la perdita di potenza principale e quindi svuotare immediatamente i dati dalla RAM alla scheda SD e quindi passare inattivo prima che si spenga . Quando si scrive su una scheda SD, è possibile causare corruzione se si perde energia durante una procedura di scrittura.

Sto pensando di usare un grosso condensatore per bufferizzare la potenza per un po '. So che ci sono alcuni IC supervisori MCU là fuori che farebbero davvero un buon lavoro ma sono destinati ai casi in cui è necessario mantenere il potere per giorni. Ho solo bisogno di un secondo o due al massimo. Ma devo stare attento a non lasciare "sfarfallare" l'MCU mentre la potenza del condensatore diminuisce al di sotto della soglia dell'IC. Qualcuno ha uno schema o può offrire qualche suggerimento su come dovrei farlo?

Ecco quello che ho finora ... (il tappo .5F è il mio condensatore di riserva di alimentazione)

Usando i diodi per far cadere la tensione? Che schifo. Utilizzare un regolatore da 3,3 V. È la cosa giusta da fare. Tu e / o i vostri clienti sarete contenti di averlo fatto.

Hai l'idea giusta, in generale. Usa un cappello enorme, anche se .5F potrebbe essere un po ' troppo grande.

Invece di utilizzare un comparatore, è possibile utilizzare un partitore di tensione ed eseguire l'uscita in uno dei pin Interrupt-On-Change del PIC. Impostare il divisore in modo che l'ingresso sia un po 'al di sopra del massimo Vih quando il 5V è attivo. Questo ha l'ulteriore vantaggio di abbattere anche i 5V più velocemente una volta rimossa la fonte.

Potresti anche provare a usare una batteria e un power mux. Quando il 5V scompare, il mux passerà alla carica della batteria. http://focus.ti.com/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=422&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T

Come affermano ajs410 e Thomas , l'uso di gocce di diodi per passare da 5 V a 3,3 V è una Bad Idea ™. Questo perché, nonostante ciò che ti è stato detto a scuola, la tensione di un diodo è tutt'altro che costante. Le 3 gocce di diodi possono darti circa qualcosa tra 2,3 V e 3,2 V, che può essere o meno troppo basso per il tuo$\mu$Scheda C o SD.
Vorrei iniziare sostituendo D4 con un tipo Schottky come un BAT54 , che ha una corrente di dispersione bassa di <1$\mu$Un tipico. Questo ci darà qualche centinaio di mV in più per il condensatore buffer.

Successivamente c'è l'alimentatore da 3,3 V. Utilizzare un LDO a corrente di terra bassa , come Microchip MCP1703 , che ha una corrente di terra di soli 2$\mu$A. (Seiko S-812C40 è uno dei miei preferiti e ha specifiche ancora migliori, ma sembra avere scarsa disponibilità per quantità basse.)

Quindi si desidera rilevare la perdita di alimentazione a 5 V. Per questo di solito uso un MAX809 . Ciò creerà un segnale di uscita basso quando la sua tensione di ingresso scende al di sotto di una determinata soglia. Per una soglia di alimentazione di 5 V sono disponibili tensioni di 4,63 V, 4,55 V e 4,38 V. L'output del MAX809 va al tuo$\mu$Il pin di interruzione di C , in modo da essere immediatamente avvisato quando il 5V cala e puoi scrivere il buffer sulla scheda SD senza indugio.

Ora rimane solo 1 punto: la dimensione del condensatore buffer . Devi sapere quanta corrente stai attingendo dall'alimentazione 3.3V quando scrivi sulla scheda SD. Supponiamo che questo sia 20mA. La tensione del condensatore diminuirà linearmente quando viene assorbita una corrente costante:

$\Delta V = \dfrac{I \times t}{C}$

o

$C = \dfrac{I \times t}{\Delta V}$

Supponiamo inoltre che siano necessari 100 ms per scrivere il buffer sulla scheda SD. Quindi l'unica variabile rimanente è$\Delta V$. Abbiamo iniziato con 5 V meno 1 caduta di diodi Schottky, fornendo 4,5 V. La caduta di tensione minima per MCP1703 è 725mV, quindi possiamo scendere a 4V e$\Delta V$= 0,5 V. Poi

$C = \dfrac{20mA \times 100ms}{0.5 V} = 4000 \mu F$

Ora i valori che ho usato sono approssimativi, e dovrai fare il calcolo con i numeri corretti, ma il valore indicativo indica che potresti non aver bisogno del supercap 0,5F dopo tutto, anche se ti dà un serio margine di sicurezza. Ad esempio, avresti 10 secondi anziché 100 ms per scaricare il buffer sulla scheda SD.

(il dropout per Seiko S812C è solo 120mV, quindi questo raddoppierà la diminuzione della tensione consentita e quindi il tempo disponibile.)

Una soluzione a questo è utilizzare i comparatori del microcontrollore.

Non hai menzionato quale microcontrollore stai utilizzando, quindi possiamo solo indovinare se in realtà ha comparatori sul chip. Se il tuo micro ha un riferimento di tensione, ancora meglio.

Ma supponendo che lo faccia, è possibile impostare un interrupt per passare a un ISR. L'ISR potrebbe commutare l'orologio (se possibile) su una routine a bassa potenza e quindi spegnersi. Se stai funzionando a bassa frequenza potresti avere molto più tempo per eseguire il salvataggio - il compromesso è tuttavia che il salvataggio richiede più cicli.