Microcontrolador de potência do super capacitor

Eu tenho um uC que funciona com 1.8V até 3.3V. O consumo atual é de cerca de 20uA no modo de suspensão e cerca de 12 mA no estado ativo. O uC entrará no estado ativo por cerca de 100 ms a cada minuto.

Então, eu estou tentando alimentar isso de uma super tampa Vishay: 15F a 2,8 volts com um ESR de 1,2O a 1kHz.

A matemática diz que posso extrair cerca de 4,10 mA dessa tampa antes que sua tensão caia para 1,8 volts, momento em que o micro será desligado.

Então .. a pergunta: estou faltando alguma coisa? Devo adicionar um pequeno eletrolítico entre a super tampa e o micro? Um pequeno zener para limitar eventuais (possíveis?) Picos de tensão? Devo adicionar um conversor buck boost para obter um pouco mais do capacitor?

Além disso ... se eu desativar a detecção de queda de energia no microcontrolador, talvez eu consiga extrair algo como 10% mais carga do capacitor? Eu posso implementar a verificação de erros no caso de as micro saídas ficarem sem sentido, o que geralmente acontece em cenários de baixa tensão com a detecção de queda de energia desativada.

microcontroller power-supply capacitor

— Nick M
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Se o micro emitir bobagens devido à baixa tensão, qualquer correção de erro executada nesse micro também será bobagem.

— AaronD

Por que alguém iria querer executar o código de verificação de erros no mesmo micro que pode estar gerando os erros? os dados serão verificados quanto a erros no momento do download. (desculpe se eu não estava claro no meu post original) #

— M Nick M

Uma carga de 4.1mA em um ESR de 1,2 ohms não geraria ~ 5 milivolts de queda de tensão? (0.0049V = 0.0041A * 1.2Ohms)

— Sam

Oh, é um registrador de dados. Supondo que você esteja bem em armazenar mensagens sem sentido, ainda há a questão de saber se o seu endereçamento está correto. Literalmente, qualquer coisa pode ser absurda em um cenário de baixa tensão: os dados a serem armazenados, o endereço para armazená-los, o contador do programa e até as próprias instruções. (o programa ainda é armazenado bem, mas poderia estar errado obtida ou executado)

— AaronD

Especialmente perigoso é se você usar o mesmo armazenamento para o programa e os dados. Se você não possui uma EEPROM separada, dentro ou fora do chip, você está praticamente preso a isso. Agora, o que acontece se o endereço de escrita ficar sem sentido?

— AaronD

Respostas:

A partir dos seus parâmetros, sua supercap seria descarregada em 1848 segundos para 1,8v sob um consumo constante de 12mA.

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

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

Se estiver ativo apenas por 100 ms a cada minuto, ele possui um ciclo de trabalho de:

100 m s / 60000 m s = 0.0016667

$100ms / 60000ms = 0.0016667%$

Isso duraria cerca de 1,1 milhão de minutos, ou cerca de dois anos. No entanto, isso exclui o sorteio do modo de suspensão. Em 20uA, curiosamente, seu consumo total de energia no modo ativo seria o mesmo que o consumo total de energia no modo de suspensão, para que possamos estimar facilmente que, incluindo o modo de suspensão (que será 99,84443% do tempo total), seu dispositivo durará por cerca de um ano, de totalmente carregado para 1,8v. Você pode estender bastante isso adicionando um aumento de buck de alta eficiência, desde que você não adicione muitas perdas. Alguns conversores de impulso modernos podem produzir 1,8v de tão baixo quanto 0,25v in.

— Código Bêbado Macaco
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Então agora a outra pergunta é: quanto vazamento interno a supercapta possui? Pode ser insignificante ou pode dominar o sistema.

— AaronD 14/05

Leia as folhas de especificações. O vazamento é alto por algumas horas ou dias, mas cai para um nível insignificante nesse momento. Ele só precisa de tempo para condicionar seu eletrólito, e então está pronto.

— Sparky256

Bom pensamento sobre o vazamento do capacitor. Lembre-se também de qualquer vazamento de pinos de entrada, passivos etc. que sua placa possa ter. 20µA é uma quantidade pequena, portanto qualquer coisa pode aumentar consideravelmente esse valor. Eu consideraria uma bateria primária de lítio simples (não do tipo recarregável) em vez da supercap; eles mantêm sua carga por anos e são muito econômicos. Eles oferecem 3,6V, mas talvez você possa resolver isso.

— Guillermo Prandi

A resposta de Drunken está correta, mas falta uma coisa importante. Você deve considerar o supercap ESR. Para supercaps, elas geralmente estão na faixa de 100 ohms, o que causaria uma queda de tensão superior a 1V quando o MCU estiver ativo, causando o desligamento.

Portanto, você deve ter um limite regular com ESR baixo em paralelo, que possa manter a tensão durante os 100 ms de atividade. Algo como eletrolítico de 1000 uF certamente seria apropriado.

Verifique também o vazamento das tampas. Tanto a supercap quanto o eletrolítico paralelo. Essa corrente pode ser significativa, relativamente à corrente do MCU em espera. No entanto, eles raramente são mencionados nas folhas de dados. Você pode precisar testar.

— escuro
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Este tem ESR 1.2O a 1kHz

— Nick M

Isso é uma super capa. Nesse caso, você não precisa de um limite adicional tão grande em paralelo. Basta colocar um pouco de 10u de cerâmica, para evitar queda de tensão devido aos picos de corrente curtos e, é claro, os 100n habituais próximos ao MCU.

— Dim

Se você adicionar um impulso extra, as tampas necessárias na folha de especificações deverão ser suficientes. Mesmo se você usar um regulador linear de baixa saída, as tampas típicas de 10uF em seu design de referência devem ser suficientes. Você deve ter cuidado com os limites que escolher e quantos adicionar, o ESR deles adiciona às perdas totais do sistema. O mesmo vale para qualquer resistor pull-up ou transistor.

— Drunken Code Monkey

O que @Drunken disse. A propósito, você está dizendo coisas incrivelmente relevantes para um macaco bêbado. Não sou nem metade inteligente, quando estou bêbado, e nem sou um macaco ... Enfim, bebe o tempo todo! Er ... Upvotes todo!

— Dim

Cerâmica PS bater eletros em qualquer dia da semana em correntes de fuga - este é um ótimo aplicativo para tirar proveito de grande X5R ou cerâmica chips X7R (até 100 +? F!)

— ThreePhaseEel