Utilisation simple de condensateur pour tamponner une batterie?

J'ai une application simple où une alimentation 6V, 2A DC entraîne 4 servos de qualité amateur. Dans la plupart des cas, cela est suffisant, mais il y a des cas (lorsque tous les servos sont soudainement chargés) où je pense que la consommation électrique dépassera 2A pendant une courte période.

Il m'a été suggéré d'utiliser un condensateur entre ma source d'alimentation et les servos afin de gérer ce type de charge transitoire. Malheureusement, le suggérant ne savait pas comment cela serait réellement mis en œuvre. J'ai essayé l'Université de Google, mais j'ai surtout trouvé des vidéos de condensateurs géants utilisés pour exploser les choses de façon spectaculaire.

Quelqu'un pourrait-il m'orienter dans la bonne direction, ou me donner un exemple de circuit simple de la façon dont je ferais cela. Est-ce aussi simple que de câbler un condensateur sur le fil positif?

Quels calculs dois-je faire pour déterminer la taille de condensateur appropriée? Par exemple, si je voulais maintenir un pic de 3A pendant 5 secondes.

Résumé du sous-ensemble:

I = courant excessif à fournir.
T = temps pour fournir ce courant supplémentaire.
V = chute de tension acceptable pendant cette période.

C = capacité en Farad pour répondre à cette exigence.
Alors:

• C = I x T / V

En théorie, et suffisamment proche pour être utile dans des applications réelles:

• Un Farad chute de tension d'un volt en une seconde avec une charge de 1 ampère.

  Échelle selon les besoins.

Les résultats ne sont pas encourageants :-(.

(1) Fournir un condensateur pour tout faire

Pour une surintensité de 1 ampère, affaissement de V volt dans le temps T secondes (ou une partie de celui-ci) Le condensateur C requis est, comme ci-dessus)

• C = I x T / V <- Cap pour un VIT donné

  c'est-à-dire que plus de courant nécessite plus de capacité.
  Plus le temps de rétention nécessite une capacité plus grande.
  Abaissement de tension plus acceptable = moins de capacité.

ou affaissement étant donné CIT est, simplement réarrangement

• Vdroop - (T x I) / C

ou le temps qu'un Cap C tiendra compte du CIV, simplement en réarrangeant =

• Temps = T = V x C / I

Par exemple, pour une surcharge de 1 ampère pendant 1 seconde et 2 volts

C = I x T / V = ​​1 x 1 x / 2 = 0,5 Farad = Um.

Les supercaps peuvent vous faire économiser tant que le courant de crête requis peut être pris en charge.

SOLUTION SUPERCAP

Une solution Supercap (SC) semble presque viable.

Ces supercaps 3F, 2,5 V sont disponibles en stock de Digikey pour 1,86 $ / 10 et moins de 85 cents en volume de fabrication. Des prix

Pour l'unité 3F, 2,7 V, le taux de décharge acceptable de 1 seconde à 1/2 Vated est de 3,3 A. La résistance interne est inférieure à 80 milliohms permettant une baisse d'environ 0,25 V en raison de l'ESR à 3A.

Deux en série donnent 1,5 F et 5,4 V Vmax. 3 en série donne 1 Farad, 8,1 V Vmax, la même décharge 3A et une baisse de 0,75 V en raison de l'ESR à 3A.

Cela fonctionnerait bien pour les surtensions dans les dixièmes de seconde. Pour le boîtier de moût spécifié 3A, une exigence de 5 secondes peut-être 15 Farad est nécessaire.

La même famille 10F, 2,7V $ 3/10, 26 milliohm semble bonne. 10A a permis la décharge. Deux en série tombant de 5,4 à 5 volts à 3A donne

T = V x C / I = 0.4 x 5 / 3 = 0.666 seconds.  

Comment y arriver.

(2) SI le statisme provoque une réinitialisation du système, etc. et que l'on souhaite éviter cela (comme c'est généralement le cas :-)), une solution souvent utile consiste à fournir une sous-alimentation pour l'électronique avec un capuchon qui les maintient pendant la période d'abandon.

par exemple, l'électronique doit dire 50 mA. Temps de maintien souhaité = disons 3 secondes (!). Affaissement acceptable = 2V par exemple.
D'en haut

• C = I x T / V = ​​0,05 x 3/2
  3/2 = 0,075 Farad
  = 75 000 uF
  = 75 mF (milliFarad)

C'est grand par la plupart des normes mais faisable. Un supercap de 100 000 uF est raisonnablement petit. Ici, le hold-up de 3 secondes est "le tueur". Pour un décrochage de 0,2S plus typique, le plafond requis est

75 000 uF x 0,2 / 3 = 5000 uF = très faisable.

(3) Une petite batterie de maintien pour l'électronique peut être utile pour des raisons évidentes.

(4) Convertisseur Boost: dans une conception commerciale où 4 piles C non rechargeables ont été utilisées, pour fournir une batterie de 5 V, 3 V 3 et d'entraînement motorisé (contrôleur d'équipement d'exercice), la batterie Vbattery est devenue bien en dessous des 5 V nécessaires pendant la fin de la vie de la batterie et bien plus bien en dessous lorsque les moteurs fonctionnent. (La conception principale n'était pas la mienne). J'ai ajouté un convertisseur boost basé sur un boîtier inverseur Schmitt CMOS 74C14 hex pour fournir 5V à l'électronique à tout moment plus 3V3 régulé au microcontrôleur. Courant de repos du convertisseur boost et 2 x LDO regs et electroncs sous 100 uA.

E&OE - peut avoir quelque chose du mauvais côté quelque part, facilement fait. Si oui, quelqu'un m'en parlera :-).

AJOUTÉE:

Requête: Il a été (tout à fait compréhensible) suggéré que

• Je ne suis pas sûr que vous répondiez à la question principale des utilisateurs.

  Pour ne pas surcharger une alimentation, cela ne semble pas faisable.

  Il ne s'agit pas d'une coupure d'alimentation, il s'agit de vouloir autoriser un courant plus élevé pendant de courtes périodes (de l'ordre de 5 secondes ou plus).

  Cela semble être un cas de besoin d'une autre alimentation

Réponse

Je crois que je réponds à la question de manière complète, comme cela a été demandé, MAIS je parle également de ce qui, à mon avis, est susceptible d'être aussi la question plus large.

Par conséquent, il semble y avoir ici des tangentes et des éléments non pertinents.
J'ai abordé des points non demandés ainsi que des points demandés en me fondant à la fois sur mes propres expériences dans des applications étroitement similaires et sur des attentes générales.

Les problèmes sont

• "Et si la demande dépasse l'offre" et

• "Et si l'offre tombe en dessous de la demande".

Ce sont les mêmes dans la pratique mais peuvent avoir des causes différentes.

Notez que ma réponse (1) dit spécifiquement

• "Pour surintensité de I ampère"

et sa question était

• "... mais il y a des cas (quand tous les servos sont soudainement chargés) où je pense que la consommation électrique dépassera 2A pendant une courte période.

c'est-à-dire que traiter les surintensités est exactement ce qu'il demande.
MAIS la surintensité est causée par une surcharge et, lorsque le "coût" de la gestion de la surintensité est constaté (0,5 caps Farad ou autre), la perspective pourrait bien se tourner vers "que pouvons-nous faire pour surmonter cette surcharge différemment". La prochaine "solution" la plus évidente est d'accepter le coup sur la performance du moteur, de laisser tomber le rail d'alimentation MAIS de maintenir une alimentation locale pour garder la eectronics saine. Une autre solution que je n'ai pas pris la peine d'adresser est de supprimer le système en ralentissant par exemple les taux d'asservissement quand tous sont allumés en même temps. Que cela soit acceptable dépend de l'application.

La raison pour laquelle nous pouvons essayer de remédier à la situation de surintensité à court terme est que l'approvisionnement a une capacité de réserve la plupart du temps et cela est utilisé pour charger les plafonds avant l'événement de surtension. Les capuchons ne produisent pas par magie de courant supplémentaire, économisez simplement du courant de rechange pour une journée difficile.

Pour fournir du courant, le condensateur DOIT perdre de la tension, je spécifie donc également la limite acceptable. Je pense que vous constaterez que si vous divisez son exigence en chiffres et que vous les branchez ensuite dans mes formules, il répondra à sa question telle qu'elle est posée.

Re sur le post geometrikal.

• Mais ce n'est pas un cas de 6V * 3A * 5s. Vous avez besoin d'une capacité suffisante pour empêcher la sortie de s'affaisser suffisamment pour que la sortie de l'alimentation ait besoin d'héberger plus de courant. Cela ne se passera vraiment pas dans le bon sens.

Ce qui se passe dépend beaucoup des caractéristiques d'origine de l'approvisionnement.
Imaginez qu'un LM350 était utilisé. Fiche technique ici . Il s'agit essentiellement d'un LM317 sous stéroïdes. Bon pour environ 3 A dans la plupart des conditions et 4,5 A EN DE NOMBREUX, se terminant en profondeur à l'application. 3A garanti. La figure 2 montre qu'elle est bonne pour 4,5 A pour un différentiel Vin-Vout de 5 à 15 V selonsur d'autres questions. Il peut être monté près de sa limite actuelle avec une bonne régulation. Si elle fonctionne à 3A et si la chute n'est pas trop élevée et qu'elle est bien chauffée, elle ne sera pas chaude et des pics intermittents de 4,5A seront fournis. Faites-le trop souvent et la température augmentera et les figues 1,4,5 et quelques éléments non illustrés affecteront son comportement. Tout d'abord, Vout commencera à s'affaisser sur les pics et un condensateur sur la sortie l'aidera à servir la charge. L'augmentation du drOop et des pics plus longs et le condensateur seront appelés à en faire plus. Si le circuit intégré a décidé de couper complètement pendant un moment (ce qui est peu probable), tant que T x I / C ne dépasse pas la chute de tension qui est acceptable, le condensateur fera tout le travail. Rétablissez Iout à 3A et le condensateur se rechargera jusqu'à la prochaine fois.

Il s'avère que plusieurs produits font cela pour les récepteurs RC. Ils sont généralement spécifiés pour éliminer les baisses de tension ou les sous-tensions dues à des conditions de courant élevées telles qu'un verrouillage d'asservissement pendant une courte période.

Il s'agit d'une unité représentative. Le vendeur propose plusieurs variantes avec différentes capacités de stockage.

L'ensemble de capacités TURNIGY aide à empêcher les "coupures brunes" de réinitialiser votre Rx si votre servo-amplificateur dessine des pointes ou si vous avez un problème de Rx. Il contribuera également à réduire la charge sur vos ESC BEC et à réduire la probabilité de pépins. Branchez-le simplement sur n'importe quel canal disponible sur votre récepteur.

Operating Voltage : 3.2V - 11.1V (1s ~ 3s LiPo)
Capacitor voltage: 15v
Storage Capacity: 783333uf
Data on a 3A load spike typically seen when large retracts jam:
Supply 6v with a voltage drop to 4.7v over 0.88sec
Supply 6v with a voltage drop to 3.0v over 3.0sec (3.0v minimum voltage of the OrangeRx 6ch)

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=17100

J'ai trouvé cette fiche pour calculer la chute de tension Sur c'est théorique mais donne une bonne idée:

http://mustcalculate.com/electronics/capacitorchargeanddischarge.php?vfrom=5&vs=0&c=0%2C000470&r=33&time=0%2C1