Mikrokontroler mocy z super kondensatora

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

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

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

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

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:

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

B t (s e c o n d s) = C (V c a p m a x - V c a p m i n) / I m a x

$Bt(seconds) = C(Vcapmax - Vcapmin) / Imax$

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

100 m s / 60000 m s = 0.0016667

$100ms / 60000ms = 0.0016667%$

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

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

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

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

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

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

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