Verwenden des Superkondensators als Backup für die MCU

Ich habe dieses Projekt, das eine Art Backup-Stromversorgung erfordert. und ich plane, eine 5V 4F Superkappe zu verwenden.

da sind meine Fragen:

Ich plane, die Kappe mit einer Diode und einem 100-Ohm-Widerstand auf 5 V VCC aufzuladen (gute Idee?). Wie kann ich die Kappe an die MCU anschließen? Die direkte Verbindung funktioniert nicht, da das Aufladen der Kappe einige Zeit in Anspruch nimmt.
Normalerweise verbraucht die Schaltung 20 mA, im Ausschaltmodus werden etwa 200 uA verbraucht. Wie lange hält diese 4F-Kappe?

microcontroller power supercapacitor

— Atmega 328
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+1 für den Benutzernamen (und auch die interessante Frage).

— Elektrischer Architekt

Ich habe diese Schaltungen schon einmal gebaut. Die Superkappe ist NUR zur Sicherung gedacht. Bei 200 uA dauert es höchstens einige Tage, abhängig von der Ausfallspannung der MPU. Die MPU muss einen Pin verwenden, um die Stromquelle zu steuern, oder 2 Dioden mit geringer Leckage verwenden. Eine für die Hauptstromversorgung, die andere zum Laden der Superkappe. Ein P-Kanal-Mosfet, der von einem OC-Pin angesteuert wird, würde die MPU beim Aufwachen mit voller Leistung versorgen. Ich gehe davon aus, dass die MPU bei 2 bis 3 Volt nicht mehr arbeitet. Bitte geben Sie weitere MPU-Details an.

— Sparky256

haha buchstäblich ein ATMEGA 328, der nur beiläufig um Rat fragt, damit das Projekt als seine eigene

— Notstromversorgung verwendet werden kann

Wenn Sie nicht an diese bestimmte CPU gebunden sind und eine längere Lebensdauer benötigen, gibt es Mikros, die im Schlaf weniger als 1 uA benötigen.

— Brian Drummond

Dies kann helfen: Verwenden Sie einen Kondensator, um den Stromkreis nach dem Abklemmen der Batterie 1 Sekunde lang mit Strom zu versorgen?

— Ayhan

Antworten:

Unter der Annahme idealer Bedingungen, dh kein Leckstrom im Kondensator und anderen Teilen des Stromkreises.

Fall 1: Ihr Mikrocontroller läuft und verbraucht 20 mA. Nehmen wir an, Ihr Mikrocontroller funktioniert einwandfrei, bis die Spannung 4 V erreicht. Bei atmega 328 können Sie es jedoch mit noch niedrigeren Spannungen betreiben, wenn Sie es mit einer niedrigeren Taktfrequenz betreiben.

Unter der Annahme von 20 mA bei 5 V beträgt Ihr Lastwiderstand 5 V / 0,02 A = 250 Ohm

Hier ist die vollständige Theorie in einem Bild:

Anfängliches Vo = 5 V und endgültiges Vc = 4 V. Das Auflösen nach Zeit ergibt 225 Sekunden.

Dies bedeutet, dass Ihr Mikrocontroller nach einem Stromausfall weitere 225 Sekunden lang funktioniert, vorausgesetzt, der Kondensator wurde auf 5 V aufgeladen.

Fall 2: Ihr Mikrocontroller befindet sich im Ausschaltmodus und verbraucht 200 uA.

R = 25000 Ohm.

Das Lösen nach Zeit ergibt 6,25 Stunden.

Dies ist die theoretische maximale Zeit, die Sie erhalten. Besser geht es nur, wenn Sie Ihren Controller mit einer niedrigeren Taktfrequenz betreiben möchten.

Atmega328 kann nur als Referenz mit 1,8 V betrieben werden. Dafür erhalten Sie eine Zeit zwischen 17 Minuten und 28,33 Stunden

Dies sind theoretische Werte. Die praktischen Werte sind aufgrund von Leckagen in Ihrer Diode, im Kondensator selbst und in anderen Schaltungselementen noch geringer.

— Whiskeyjack
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Es hängt vom Regler ab, aber ich würde eine konstante Strombelastung annehmen, wenn keine besseren Informationen vorliegen.

— Sean Houlihane

Für den Anschluss der Batterie an den VCC-Pin der MCU können Sie eine einfache Doppeldiode "OR" mit Low-Forward-Drop-Dioden verwenden. Dies bedeutet, dass bei Verlust von VCC die Kappe immer noch nicht mehr aufgeladen wird und der Diodeneingang für VCC abfällt. Der Diodeneingang für Cap-> MCUs VCC wird jedoch fortgesetzt, bis die von Whiskeyjack angezeigte Entladekurve einen kritischen Punkt erreicht, an dem der Atmega braun ist -out Erkennungsschaltung wird aktiviert und heruntergefahren. Vielleicht möchten Sie Ihre Einstellungssicherungen auf die Brown-Out-Erkennungsspannung überprüfen, das ist ziemlich wichtig.

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Hinweis: Teilenummern für die Dioden sind nur Standardwerte im Schaltungshersteller. Finden Sie einige 300-400 mV Forward Drop Dioden.

— KyranF
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Genau die gleiche Strecke, an die ich gedacht habe. Schottky-Dioden haben weniger Vdrop, neigen jedoch dazu, einen hohen Leckstrom zu haben. Dies kann ein strittiger Punkt mit einer Leerlaufstromaufnahme von 200 uA für die MPU sein. Die maximale Leerlaufzeit vor dem Herunterfahren beträgt höchstens 1 Tag.

— Sparky256

Um Ihre Schaltung aufzubauen, würde ich empfehlen, einen Superkondensator-Lade-IC zu verwenden. LTC macht großartige Produkte, und etwas Ähnliches wie das LTC4425 würde Ihnen gute Dienste leisten. Dies wird eine hervorragende Arbeit bei der Verwaltung von Superkondensatoren leisten.

Außerdem ist 20 mA eine relativ hohe Stromaufnahme von einem Superkondensator, sodass Sie auf ESR oder äquivalenten Serienwiderstand achten müssen. Alle realen Kondensatoren haben einen parasitären Widerstand, der wie in Reihe in die Schaltung modelliert wird. Bei 30 Ohm und 20 mA sehen Sie einen Abfall von 0,6 V, was eine ziemliche Verschwendung ist. Stellen Sie sicher, dass Sie etwas im Bereich von 30 Ohm finden.

— Brian Dohler
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