zasilany superkondlem RTC?

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?

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

$\Delta V = \dfrac{I \cdot \Delta T}{C}$

lub przestawienie czasu:

$\Delta T = \dfrac{C \cdot \Delta V}{I}$

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 $V_{BAT}$

$\Delta T = \dfrac{0.015F \cdot 0.6V}{500 nA} = 18000 s = \mbox {5 hours}$

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

$\Delta T = \dfrac{0.030F \cdot 2.2V}{110 nA} = 18000 s = \mbox {167 hours}$

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

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.

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.

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.

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.