Hilfe beim Stromausfallschutz mit Kondensator

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Beim Entwerfen einer Schaltung werden Protokolldaten auf einer SD-Karte gespeichert. Die Informationen werden von einem übergeordneten Schaltkreis kommen, an den dieser angeschlossen wird. Der übergeordnete Stromkreis versorgt meine Tochterkarte mit 5 V. Die Tochterkarte verwendet eine MCU, die mit 3,3 V betrieben wird. Ich verwende also nur ein paar Dioden, um die Spannung von 5 V zu senken.

MEINE HERAUSFORDERUNG IST: Im Falle eines Stromausfalls möchte ich, dass die MCU auf meiner Tochterkarte den Hauptstromverlust erkennt und die Daten sofort aus dem RAM auf die SD-Karte spült und dann inaktiv wird, bevor sie heruntergefahren wird . Beim Schreiben auf eine SD-Karte können Sie Beschädigungen verursachen, wenn Sie während eines Schreibvorgangs die Stromversorgung verlieren.

Ich denke darüber nach, einen großen Kondensator zu verwenden, um die Leistung nur ein wenig zu puffern. Ich weiß, dass es einige MCU Supervisor ICs gibt, die wirklich gute Arbeit leisten würden, aber sie sind für Fälle gedacht, in denen Sie die Stromversorgung tagelang aufrechterhalten müssen. Ich brauche höchstens ein oder zwei Sekunden. Ich muss jedoch darauf achten, dass die MCU nicht ein- und ausgeschaltet wird, wenn die Kondensatorleistung unter den Schwellenwert des IC fällt. Hat jemand einen Schaltplan oder kann er Vorschläge machen, wie ich vorgehen soll?

Folgendes habe ich bisher ... (Die .5F-Kappe ist mein Notstromkondensator) Alt-Text

PICyourBrain
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Es ist eine schlechte Idee, Dioden zu verwenden, um 0,7 V abzusenken, weil dies nicht der Fall ist. Wenn sich Ihr Mikro im Standby-Modus befindet, fallen sie um 0,4 V bis 0,6 V ab (die Versorgung steigt also von 4,2 V auf 3,8 V - Tschüss), und bei mäßiger Last können sie bis zu 1 V abfallen, sodass Sie nur 3 V und eine mögliche Spannung haben Power Reset.
Thomas O

Antworten:

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Dioden zum Spannungsabfall verwenden? Yuck. Verwenden Sie einen 3,3-V-Regler. Es ist genau das Richtige. Sie und / oder Ihre Kunden werden es nicht bereuen.

Sie haben im Allgemeinen die richtige Idee. Verwenden Sie eine große Kappe, obwohl .5F möglicherweise etwas zu groß ist.

Anstelle eines Komparators können Sie auch einen Spannungsteiler verwenden und den Ausgang in einen der Interrupt-On-Change-Pins des PIC einspeisen. Stellen Sie den Teiler so ein, dass der Eingang etwas über dem maximalen Vih liegt, wenn 5 V aktiv sind. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass die 5 V auch schneller nach unten gezogen werden, sobald die Quelle entfernt wird.

Sie können auch versuchen, einen Akku und einen Power Mux zu verwenden. Wenn die 5V weggehen, schaltet der Mux auf Batteriestrom um. http://focus.ti.com/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=422&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T

ajs410
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Das erinnert mich an eine Maxim-Appnote. Sie können einige PMOSs als ODER-Gatter konfigurieren, sodass Sie auf eine sekundäre Stromversorgung (z. B. einen Kondensator) umschalten können, wenn die primäre Versorgung nicht verfügbar ist.
Thomas O
Ich habe mich für die oben gezeigte Schaltung entschieden, außer dass ich D1 und D2 durch einen 3,3-Volt-Regler ersetze.
PICyourBrain
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μ
μ

μ

μ

Jetzt ist nur noch 1 Punkt übrig: die Größe des Pufferkondensators . Sie müssen wissen, wie viel Strom Sie aus der 3,3-V-Versorgung ziehen, wenn Sie auf die SD-Karte schreiben. Nehmen wir an, das sind 20mA. Die Kondensatorspannung nimmt linear ab, wenn ein konstanter Strom gezogen wird:

ΔV=I×tC

oder

C=I×tΔV

ΔVΔV

C=20mA×100ms0.5V=4000μF

Jetzt sind die Werte, die ich verwendet habe, grobe Schätzungen, und Sie müssen die Berechnung mit den richtigen Zahlen durchführen, aber die Schätzungen zeigen an, dass Sie möglicherweise nicht einmal die 0,5-F-Superkappe benötigen, obwohl dies Ihnen einen ernsthaften Sicherheitsspielraum bietet. Sie hätten zum Beispiel 10s statt 100ms, um den Puffer auf die SD-Karte zu leeren.

(Der Ausfall des Seiko S812C beträgt nur 120 mV, wodurch sich Ihre zulässige Spannungsabnahme und damit Ihre verfügbare Zeit verdoppelt.)

stevenvh
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Welche Schule sagt den Schülern, dass Dioden konstant um 0,7 V abfallen? Meins begann mit einem IV-Diagramm und der Schockley-Diodengleichung.
Kevin Vermeer
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@ Kevin - nun, es kommt darauf an, was du studiert hast. Wenn Ihr Hauptfach Philosophie ist und Sie einen 20-stündigen Stromkurs belegen, den Sie bei Shockley leider nicht bekommen :-). Die 0,7 V werden sehr oft genannt, selbst bei hohen Strömen, bei denen die Durchlassspannung oft eher 1 V beträgt. Ich wurde hier auf EE einige Male gefragt, warum ich mit einem 2-V-Abfall für einen Brückengleichrichter berechnet habe.
Stevenvh
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Eine Lösung hierfür ist die Verwendung der Komparatoren Ihres Mikrocontrollers.

Sie haben nicht erwähnt, welchen Mikrocontroller Sie verwenden, daher können wir nur raten, ob tatsächlich Komparatoren auf dem Chip vorhanden sind. Wenn Ihr Mikro eine Spannungsreferenz hat, noch besser.

Vorausgesetzt, dies ist der Fall, können Sie einen Interrupt einrichten, um zu einem ISR zu springen. Der ISR könnte die Uhr (wenn möglich) auf eine Routine mit geringem Stromverbrauch schalten und dann herunterfahren. Wenn Sie mit einer niedrigen Frequenz arbeiten, haben Sie möglicherweise viel mehr Zeit, um das Speichern durchzuführen. Der Nachteil ist jedoch, dass das Speichern mehr Zyklen dauert.

Thomas O.
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Ich benutze einen PIC24FJ64GA002
PICyourBrain
Zwei integrierte Komparatoren und ein 10-Kanal-ADC. Mit jedem dieser Module kann überprüft werden, ob die Versorgungsspannung in Ordnung ist. Der Komparator ist besser, weil er einen ISR auslösen kann. Ich habe mich tatsächlich mit der PIC24F / H / dsPIC30F / 33F-Chipserie befasst, und die Interrupts haben AFAIK-Prioritäten, sodass Sie einen Stromausfall wichtiger machen können, als zu sagen, dass die ADC-Konvertierung abgeschlossen ist.
Thomas O
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Anstatt irgendeinen Komparator zu verwenden, wollte ich nur 5V_RAW an einem meiner digitalen Eingänge betrachten und bei jedem Übergang von hoch nach niedrig unterbrechen. Sobald der Interrupt auftritt, spüle ich den Puffer. Aber wie kann ich verhindern, dass die MCU beim Ausschalten flackert, oder ist das wirklich eine Sorge?
PICyourBrain
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Ja - großartig - aber die SD-Karte funktioniert nicht unter 3,3 V ± 10%.
Thomas O
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Was ist die Spannung Ihrer .5F-Kappe? In 99% der Fälle sind es weniger als 6 Volt. Achten Sie darauf, es nicht zu übertreiben; Verwenden Sie zwei in Reihe geschaltete 1-Megaohm-Widerstände parallel (um die Kappen auszugleichen)
Thomas O