Mikrokontroler mocy z super kondensatora

9

Mam komputer, który działa z napięciem 1,8 V do 3,3 V. Pobór prądu wynosi około 20uA w trybie uśpienia i około 12 mA w stanie aktywnym. UC wejdzie w stan aktywny przez około 100 ms co minutę.

Próbuję więc zasilić to z super cap Vishay: 15F przy 2,8 wolta przy ESR 1,2O przy 1kHz.

Matematyka mówi, że mogę wyciągnąć około 4,10 mA z tej czapki, zanim napięcie spadnie do 1,8 wolta, w którym to momencie mikro wyłączy się.

Więc ... pytanie: czy coś mi brakuje? Czy powinienem dodać mały elektrolit między super cap i micro? Mały zener, aby ograniczyć ewentualne (możliwe?) Skoki napięcia? Czy powinienem dodać konwerter buck boost, aby uzyskać więcej z kondensatora?

Również ... jeśli wyłączę wykrywanie zaniku zasilania w mikrokontrolerze, może uda mi się wyciągnąć coś o 10% więcej ładunku z kondensatora? Mogę zaimplementować sprawdzanie błędów w przypadku bełkotu mikroprocesorów, co zwykle dzieje się w scenariuszach niskiego napięcia z wyłączonym wykrywaniem zaniku napięcia.

microcontroller power-supply capacitor Nick M.
źródło
2
Jeśli mikroprocesor wydaje bełkot z powodu niskiego napięcia, wówczas każda korekta błędów, która działa na tej mikro, jest również bełkotem.
AaronD
Dlaczego warto uruchamiać kod sprawdzający błędy na tej samej mikroprocesorze, który może generować błędy? dane będą sprawdzane pod kątem błędów w czasie pobierania. (przepraszam, jeśli nie było jasne w moim oryginalnym poście)
Nick M
1
Czy ładunek 4,1 mA na ESR 1,2 omów nie generowałby ~ 5 miliwoltów spadku napięcia? (0,0049 V = 0,0041 A * 1,2 Ohm)
Sam
2
Och, to rejestrator danych. Zakładając, że nie przeszkadza ci przechowywanie bełkotów, wciąż pozostaje pytanie, czy twoje adresowanie jest prawidłowe. Dosłownie wszystko może być bełkotem w scenariuszu niskiego napięcia: dane, które mają być przechowywane, adres do ich przechowywania, licznik programu, nawet same instrukcje. (program jest nadal przechowywany w porządku, ale może zostać pobrany lub wykonany niepoprawnie)
AaronD
1
Szczególnie niebezpieczne jest używanie tego samego magazynu zarówno dla programu, jak i danych. Jeśli nie masz oddzielnej pamięci EEPROM, zarówno na chipie, jak i poza nią, utkniesz z tym. Co się stanie, jeśli adres do pisania stanie się bełkotem?
AaronD

Odpowiedzi:

7

Z twoich parametrów, superkondensator rozładuje się w 1848 sekund do 1,8 V przy stałym poborze 12 mA.

Bt(seconds)=C(Vcapmax−Vcapmin)/Imax

Jeśli jest aktywny tylko przez 100 ms co minutę, ma cykl pracy:

100ms/60000ms=0.0016667

Trwałoby to ~ 1,1 miliona minut, czyli około dwóch lat. Wyklucza to jednak losowanie w trybie uśpienia. Przy 20uA, co ciekawe, całkowity pobór mocy w trybie aktywnym byłby mniej więcej taki sam jak całkowity pobór mocy w trybie uśpienia, dzięki czemu możemy łatwo oszacować, że uwzględniając tryb uśpienia (który będzie wynosił 99,84443% całkowitego czasu), twoje urządzenie będzie działać przez około rok z pełnego naładowania do 1,8 V. Możesz to nieco rozszerzyć, dodając wysoką wydajność buck-boost, pod warunkiem, że nie dodasz zbyt wielu strat. Niektóre nowoczesne przetworniki podwyższające napięcie mogą generować napięcie wyjściowe 1,8 V już od 0,25 V.

Drunken Code Monkey
źródło
Więc teraz inne pytanie brzmi: ile przecieków wewnętrznych ma superkaps? Może być nieistotny lub może zdominować system.
AaronD
Przeczytaj specyfikacje. Przeciek jest wysoki przez kilka godzin lub dni, ale do tego czasu spada do nieistotnego poziomu. Potrzebuje tylko czasu na kondycjonowanie elektrolitu, a potem na dobre.
Sparky256
2
Dobre myślenie o wycieku kondensatora. Pamiętaj również o wyciekach styków wejściowych, pasywnych itp., Które może mieć Twoja tablica. 20µA to niewielka ilość, więc wszystko może znacznie się zsumować z tą liczbą. Zastanowiłbym się nad zwykłą litową baterią podstawową (nie ładowalną) zamiast superkondensatora; utrzymują ładunek przez lata i są bardzo opłacalne. Dają ci 3,6 V, ale być może uda ci się to wypracować.
Guillermo Prandi
5

Odpowiedź od Pijanego jest prawidłowa, ale brakuje jednej ważnej rzeczy. Musisz wziąć pod uwagę superkap ESR. W przypadku superkondensatorów często są one w zakresie 100 omów, co spowodowałoby spadek napięcia o więcej niż 1 V, gdy MCU jest aktywne, powodując jego wyłączenie.

Dlatego musisz mieć regularną czapkę z niskim ESR równolegle, która może utrzymać napięcie podczas 100 ms aktywności. Coś w rodzaju elektrolitycznego 1000 uF byłoby z pewnością odpowiednie.

Sprawdź także wyciek czapek. Zarówno superkap, jak i równoległy elektrolit. Prąd ten może być znaczący w stosunku do rezerwowego prądu MCU. Są one jednak rzadko wymieniane w arkuszach danych. Może być konieczne przetestowanie.

ciemny
źródło
Ten ma ESR 1.2O przy 1 kHz
Nick M
1
To piekielnie superkaps. W takim przypadku nie potrzebujesz tak dużej dodatkowej czapki równolegle. Wystarczy umieścić trochę ceramiki 10u, aby zapobiec spadkowi napięcia z powodu krótkotrwałych skoków prądu i oczywiście 100n w pobliżu MCU.
przyciemniony
1
Jeśli dodasz dopalacz, wystarczą ograniczenia, których będzie wymagał w arkuszu specyfikacji. To samo, jeśli używasz liniowego regulatora niskiego opadania, typowe nakrętki 10uF w projekcie odniesienia powinny wystarczyć. Musisz uważać na ograniczenia, które wybierasz i ile dodajesz, ich ESR zwiększa całkowitą utratę systemu. To samo dotyczy wszelkich rezystorów podciągających lub tranzystorów.
Drunken Code Monkey
3
Co powiedział @Drunken. Nawiasem mówiąc, mówisz niezwykle istotne rzeczy dla pijanej małpy. Nie jestem w połowie tak bystry, kiedy jestem pijany, a nawet nie jestem małpą ... W każdym razie, napoje są wszędzie! Er ... Wszystkie głosy poparcia!
słabe
1
Ceramika PS bije elektrody każdego dnia tygodnia przy prądach upływowych - jest to świetna aplikacja, aby skorzystać z dużej ceramiki chipowej X5R lub X7R (do 100 + μF!)
ThreePhaseEel