zasilany superkondlem RTC?

10

Projektuję płytę testową mikrokontrolera opartą na ATmega. Jedną z funkcji, które chcę uwzględnić, jest zegar czasu rzeczywistego z układem scalonym Maxim DS1307 . Zamiast tradycyjnej kopii zapasowej baterii pastylkowej chcę jednak użyć naprawdę małego superkondensatora.

Pobór mocy DS1307 wynosi zwykle około 500nA w trybie rezerwowym. Panasonic tworzy naprawdę małą superkapkę 0,015F 2,6 V, która wygląda jakby działała. Jak mogę oszacować, jak długo RTC będzie działać na tej superkapce?

mr_schlomo
źródło

Odpowiedzi:

14

Jak mówi David, superkapsy przeciekają do pewnego stopnia, co jest głównie problemem w dłuższych okresach czasu. Dokonajmy wymaganych obliczeń ignorując wyciek.
Spadek napięcia na kondensatorze przy stałym prądzie podaje

ΔV.=jaΔT.do

lub przestawienie czasu:

ΔT.=doΔV.ja

zwykle wynosi 3 V, ale dla danej superkondensatora wynosi maksymalnie 2,6 V. Minimum dla RTC wynosi 2 V, więc dopuszczalny spadek napięcia wynosi 0,6 V. Podanie innych liczb daje to V.bZAT.

ΔT.=0,015fa0,6V.500nZA=18000s=5 godzin

co nie jest bardzo długie, ale wtedy wybrałeś raczej małą superkapkę. Czapka 1F / 3V wydłużyłaby twój czas do 23 dni, ale tam musielibyśmy wziąć pod uwagę wyciek, więc w praktyce może to być około tygodnia do dwóch tygodni.

edytuj
Wybór odpowiedniego RTC i supercapu znacznie poprawi długowieczność. PCF2123 RTC może działać aż do 1,1 V, a PAS311HR SuperCap nie tylko większe pojemności 30 mF, ale może również pracować przy 3,3 V. Następnie Równanie

ΔT.=0,030fa2.2V.110nZA=18000s=167 godzin

lub zaledwie tydzień. Ograniczenie 1F / 3,3 V byłoby dobre przez 7 miesięcy, a prawdopodobnie 2 do 3 miesięcy, biorąc pod uwagę samorozładowanie.

stevenvh
źródło
Dzięki za równanie ... Chyba będę musiał ponownie rozważyć rozmiar superkapsy. Myślę, że będę potrzebować jednego w zakresie ~ 1-2 dni (może około ~ 0,5F).
mr_schlomo
9

W praktyce trudno jest oszacować, jak długo RTC będzie działać na czapce. Problem polega na tym, że superkapsy często mają wysoki prąd upływowy, często wyższy niż sam RTC. Zauważysz, że arkusz danych Panasonic nawet nie wspomina o prądzie upływowym, a ich zalecane aplikacje nie potrzebują kopii zapasowej RTC przez ponad tydzień lub miesiąc.

Nie mogłem znaleźć żadnej superkapsy, która faktycznie wyświetlałaby tę specyfikację. Najlepsze, co mogłem znaleźć, to czapka NEC-Tokin, która po 24 godzinach powiedziała, że ​​samozaładowcza czapka 5 V rozładowuje się do nie mniej niż 4,2 wolta, pozostawiając niepodłączoną.

Kiedyś użyłem supercapu 5v, 5 farad na RTC (zapomniałem o chipie, a to było 10 lat temu), a czas tworzenia kopii zapasowej wynosił około 7 lub 8 miesięcy. Było to znacznie niższe niż to, co obliczyłem przy użyciu specyfikacji maksymalnego poboru prądu z układu RTC i wartości pojemności czapki. Jeśli dobrze pamiętam, obliczyłem około 1,5 do 2,0 lat.


źródło
I dlaczego ludzie nie chodzą i nie używają baterii litowej jak 2032? Jest stosunkowo tani i może trwać 10 lat lub dłużej. Czego tu brakuje?
Al Kepp
@DavidKessner Hmm, dobry punkt. Moim zamierzonym zastosowaniem byłoby uruchomienie RTC z superkondensatora przez tydzień pomiędzy doładowaniami głównej baterii. Czy mogę to zrobić za pomocą supercapu, czy wyciekłby zbyt duży prąd?
mr_schlomo
@AlKepp CR2032 jest świetny, ale jest naprawdę duży. Szukam małej, ładowalnej kopii zapasowej RTC, która musiałaby działać tylko przez kilka dni.
mr_schlomo
2
@AlKepp Baterie, w tym akumulatory, stanowią problem konserwacyjny. Gdy zawiodą, wymagają wymiany. Projektuję sprzęt, który musi działać przez 10-15 lat, a chociaż niektóre lity mogą wytrzymać tak długo, zawsze są takie, które zawodzą wcześniej (nawet z tej samej partii). JEŚLI superkaps może wykonać zadanie, to superkaps ma wiele zalet w porównaniu z bateriami.
2
@mr_schlomo Na pewno możesz użyć superkapki na tydzień tworzenia kopii zapasowej RTC. Nie mogę ci powiedzieć, jakiego superkapsa potrzebujesz. Jedynym sposobem, aby powiedzieć, jest po prostu wypróbować jeden i zobaczyć, co się stanie. Aby uzyskać bardzo przybliżone przybliżenie, możesz przejść przez obliczenia, a następnie podwoić rozmiar nasadki.
2

Stare pytanie, ale kolejny wgląd, którym chciałbym się podzielić

Zakładam, że ludzie będą chcieli ładować superkapkę, gdy włączone jest normalne źródło zasilania, a to doprowadzi diody do obwodu, (patrz zdjęcie) zmniejszając efektywną energię zmagazynowaną, którą RTC może zużyć, wyciekając znaczną ilość, o której nikt tu dotąd nie wspominał.

Ładowanie Supercap diodami

Znalazłem to na cząsteczce.io Wspominają również, że STM micro nie toleruje opadającego prądu z powrotem z wejścia VBAT, gdy: zaczynasz ładować czapkę poniżej Vin-0,6 V. Większość dyskretnych RTCC też jest taka, dlatego potrzebujesz D2. Powód D1 jest dość oczywisty, chcesz, aby tylko RTCC wykorzystywał zgromadzoną energię superkondensatora.

Wybór Schottkysa będzie kompromisem (po raz kolejny). Im niższe wybierzesz napięcie przewodzenia, najprawdopodobniej tym wyższy będzie prąd upływu zwrotnego. Na przykład BAS-40 (można znaleźć dwie konfiguracje szeregowe w SOT-23 z postfiksem „S”) będzie miał spadek napięcia o 0,4 V, jeśli naładuje się nasadkę 10 mA w temperaturze 25 ° C (patrz arkusz danych ), ORAZ wycieknie na rzędu 0,1 uA w normalnych temperaturach. Jeśli wybierzesz innego schottky'ego, wyciek może łatwo być dziesięćset razy wyższy. To może tłumaczyć wartość Kasi zmierzoną w poprzedniej odpowiedzi.

Krisztián Szegi
źródło
1

Używamy Superkondensatorów w naszym produkcie do tworzenia kopii zapasowych RTC. Prąd upływowy superkondensatora wynosi prawie 1uA. Nie obsługuje RTC nawet przez jeden dzień. Maksymalnie tylko 12-15 godzin. Ale można go naładować mniej niż 5 godzin. To jedna z zalet.

Kasi
źródło