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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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.
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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.
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.
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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.
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