Microcontrôleur de puissance à partir d'un super condensateur

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J'ai un uC qui fonctionne avec 1,8 V jusqu'à 3,3 V. La consommation de courant est d'environ 20 µA en mode veille et d'environ 12 mA en état actif. L'uC entrera en état actif pendant environ 100 ms toutes les minutes.

J'essaie donc d'alimenter cela à partir d'un super cap Vishay: 15F à 2,8 volts avec un ESR de 1,2O à 1 kHz.

Les mathématiques disent que je peux tirer environ 4,10 mA de ce capuchon avant que sa tension ne tombe à 1,8 volts, point auquel le micro s'arrêtera.

Alors .. la question: est-ce que je manque quelque chose? Dois-je ajouter un petit électrolytique entre le super cap et le micro? Un petit zener pour limiter d'éventuelles (éventuelles?) Pics de tension? Dois-je ajouter un convertisseur buck boost pour obtenir un peu plus du condensateur?

Aussi .. si je désactive la détection de la perte de tension sur le microcontrôleur, peut-être puis-je retirer quelque chose comme 10% de charge supplémentaire du condensateur? Je peux implémenter la vérification des erreurs dans le cas où les micro sorties charabia, ce qui se produit généralement dans les scénarios de basse tension avec la détection de panne de courant désactivée.

Nick M
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Si le micro émet du charabia en raison d'une basse tension, toute correction d' erreur qui s'exécute sur ce micro est également du charabia.
AaronD
Pourquoi voudrait-on exécuter du code de vérification des erreurs sur le même micro qui pourrait générer les erreurs? les données seront vérifiées pour les erreurs au moment du téléchargement. (désolé si je n'ai pas été clair dans mon message d'origine)
Nick M
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Une charge de 4,1 mA sur une ESR de 1,2 ohms ne générerait-elle pas ~ 5 millivolts de chute de tension? (0,0049V = 0,0041A * 1,2Ohms)
Sam
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Oh, c'est un enregistreur de données. En supposant que vous êtes d'accord avec le stockage du charabia, il reste la question de savoir si votre adressage est correct. Littéralement, tout peut être du charabia dans un scénario basse tension: les données à stocker, l'adresse dans laquelle les stocker, le compteur de programme, même les instructions elles-mêmes. (le programme est toujours bien stocké, mais pourrait être récupéré ou mal exécuté)
AaronD
1
Il est particulièrement dangereux d'utiliser le même stockage pour le programme et les données. Si vous n'avez pas d'EEPROM séparée, que ce soit sur ou hors puce, vous êtes à peu près coincé avec cela. Maintenant, que se passe-t-il si l'adresse d'écriture devient du charabia?
AaronD

Réponses:

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D'après vos paramètres, votre supercap se déchargerait en 1848 secondes à 1,8 V sous un tirage constant de 12 mA.

Bt(seconds)=C(VcapmaxVcapmin)/Imax

S'il n'est actif que pendant 100 ms toutes les minutes, il a un rapport cyclique de:

100ms/60000ms=0.0016667

Cela durerait environ 1,1 million de minutes, soit environ deux ans. Cela exclut cependant le tirage en mode veille. À 20uA, il est intéressant de noter que votre consommation d'énergie totale en mode actif serait à peu près la même que votre consommation d'énergie totale en mode veille, de sorte que nous pouvons facilement estimer que, y compris le mode veille (qui sera 99,84443% du temps total), votre appareil durera pendant environ un an de pleine charge à 1,8 v. Vous pouvez étendre cela un peu en ajoutant un buck-boost à haute efficacité, à condition de ne pas ajouter trop de pertes avec. Certains convertisseurs de suralimentation modernes peuvent fournir une sortie de 1,8 V à partir de 0,25 V.

Drunken Code Monkey
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Alors maintenant, l'autre question est: combien de fuites internes le supercap a-t-il? Cela peut être négligeable ou dominer le système.
AaronD
Lisez les fiches techniques. Les fuites sont élevées pendant quelques heures ou quelques jours, mais tombent à un niveau négligeable à ce moment-là. Il a juste besoin de temps pour conditionner son électrolyte, puis c'est parti.
Sparky256
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Bonne réflexion sur la fuite du condensateur. Gardez également à l'esprit les éventuelles fuites, passives, etc. de la broche d'entrée de votre carte. 20µA est une petite quantité, donc tout peut s'additionner considérablement à ce chiffre. Je considérerais une simple batterie primaire au lithium (pas du type rechargeable) au lieu du supercap; ils gardent leur charge pendant des années et sont très rentables. Ils vous donnent 3,6 V, mais peut-être pouvez-vous résoudre cela.
Guillermo Prandi
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La réponse de Drunken est correcte, mais il manque une chose importante. Vous devez considérer le supercap ESR. Pour les supercaps, ils se situent souvent dans la plage de 100 ohms, ce qui entraînerait une chute de tension de plus de 1 V lorsque le MCU est actif, provoquant son arrêt.

Par conséquent, vous devez avoir un plafond régulier avec un faible ESR en parallèle, qui peut maintenir la tension pendant les 100 ms d'activité. Quelque chose comme 1000 uF électrolytique serait certainement approprié.

Vérifiez également la fuite des bouchons. Le supercap et l'électrolyte parallèle. Ce courant pourrait être important par rapport au courant MCU de secours. Cependant, ils sont rarement mentionnés dans les fiches techniques. Vous devrez peut-être tester.

faible
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Celui-ci a ESR 1.2O à 1 kHz
Nick M
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C'est un enfer d'un supercap. Dans ce cas, vous n'avez pas besoin d'un si gros capuchon supplémentaire en parallèle. Il suffit de mettre de la céramique 10u, pour éviter les chutes de tension dues aux courtes pointes de courant, et bien sûr les 100n habituels à proximité du MCU.
dim
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Si vous ajoutez un buck-boost, les plafonds dont il aura besoin dans sa fiche technique devraient être suffisants. Même chose si vous utilisez un régulateur linéaire à faible chute de tension, les bouchons typiques de 10 uF dans sa conception de référence devraient être suffisants. Vous devez faire attention aux plafonds que vous choisissez et au nombre que vous ajoutez, leur ESR ajoute à vos pertes totales de système. Il en va de même pour toutes les résistances de rappel ou tous les transistors.
Drunken Code Monkey,
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Ce que @Drunken a dit. Soit dit en passant, vous dites des choses incroyablement pertinentes, pour un singe ivre. Je ne suis pas à moitié aussi intelligent, quand je suis ivre, et je ne suis même pas un singe ... Bref, on boit tout autour! Euh ... Upvotes tout autour!
dim
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Les céramiques PS battent les électros tous les jours de la semaine aux courants de fuite - c'est une excellente application pour profiter des grandes céramiques à puce X5R ou X7R (jusqu'à 100 + μF!)
ThreePhaseEel