RTC alimenté par supercap?

Je conçois une carte de test de microcontrôleur basée sur ATmega. L'une des fonctionnalités que je veux inclure est une horloge en temps réel avec un circuit intégré Maxim DS1307 . Au lieu d'inclure une batterie de secours traditionnelle à pile bouton, cependant, je veux utiliser un supercondensateur vraiment petit.

La consommation électrique du DS1307 est généralement d'environ 500 nA en mode de sauvegarde. Panasonic fabrique un supercap 0,015F 2,6v vraiment petit qui semble fonctionner. Comment estimer la durée de fonctionnement du RTC sur cette supercap?

Comme David dit que les supercaps fuient leur charge dans une certaine mesure, ce qui est principalement un problème sur de plus longues périodes. Faisons les calculs requis en ignorant la fuite.
La chute de tension aux bornes d'un condensateur à courant constant est donnée par

$\Delta V = \dfrac{I \cdot \Delta T}{C}$

ou réarrangement pour le temps:

$\Delta T = \dfrac{C \cdot \Delta V}{I}$

est généralement de 3 V, mais pour le supercap donné est de 2,6 V maximum. Le minimum pour le RTC est de 2V, donc la chute de tension admissible est de 0,6V. Remplir les autres chiffres, cela donne $V_{BAT}$

$\Delta T = \dfrac{0.015F \cdot 0.6V}{500 nA} = 18000 s = \mbox {5 hours}$

ce qui n'est pas très long, mais vous avez également choisi un supercap plutôt petit. Un plafond 1F / 3V augmenterait votre temps à 23 jours, mais là, nous devrions tenir compte de la fuite du plafond, donc en pratique, cela peut durer environ une semaine à quinze jours.

modifier Le
simple fait de choisir le bon RTC et le supercap améliorera considérablement la longévité. Le PCF2123 RTC peut fonctionner jusqu'à 1,1 V, et une supercap PAS311HR a non seulement une capacité supérieure de 30 mF, mais peut également fonctionner à 3,3 V. Ensuite, l'équation devient

$\Delta T = \dfrac{0.030F \cdot 2.2V}{110 nA} = 18000 s = \mbox {167 hours}$

ou juste une semaine. Un plafond 1F / 3,3V serait bon pendant 7 mois, ou probablement 2 à 3 mois en tenant compte de l'autodécharge.

En pratique, il est difficile d'estimer la durée du RTC sur le plafond. Le problème est que les supercaps ont souvent un courant de fuite élevé, souvent supérieur au RTC lui-même. Vous remarquerez que la fiche technique de Panasonic ne mentionne même pas le courant de fuite, et leurs applications recommandées n'ont pas besoin de sauvegarde RTC pendant plus d'une semaine ou d'un mois.

Je n'ai trouvé aucun supercaps qui répertorie réellement cette spécification. Le mieux que j'ai pu trouver était un capuchon NEC-Tokin qui disait après 24 heures un capuchon de 5v auto-déchargé à pas moins de 4,2 volts sans être connecté.

J'ai utilisé une fois un supercap 5v, 5 farad sur un RTC (j'ai oublié la puce, et c'était il y a 10 ans), et le temps de sauvegarde était d'environ 7 ou 8 mois. C'était nettement inférieur à ce que j'ai calculé en utilisant simplement la spécification de courant maximale de la puce RTC et la valeur de capacité du capuchon. Si je me souviens bien, j'ai calculé quelque chose comme 1,5 à 2,0 ans.

Vieille question, mais un autre aperçu que je voudrais partager

Je suppose que les gens voudront charger la supercap lorsque l'alimentation électrique normale est activée, ce qui amènera des diodes au curcuit, (voir l'image) réduisant l'énergie stockée efficace que votre RTC peut utiliser, ce qui laisse échapper une quantité importante que personne n'a mentionnée jusqu'ici ici.

Je l'ai trouvé sur particules.io Ils mentionnent également que le micro STM ne tolère pas le courant de retour de l'entrée VBAT lorsque: vous commencez à charger le bouchon qui est en dessous de Vin-0,6V. La plupart des RTCC discrets sont comme ça aussi, c'est ainsi que vous avez besoin de D2. La raison D1 est assez évidente, vous voulez que seul le RTCC utilise l'énergie stockée du supercap.

Choisir Schottkys sera un compromis (encore une fois). Plus la tension directe choisie est faible, plus probablement le courant de fuite inverse sera élevé. Par exemple, un BAS-40 (vous pouvez trouver deux configurations en série dans SOT-23, avec le suffixe "S") aura une chute de tension de 0,4 V si vous chargez le capuchon avec 10 mA à 25 ° C (voir la fiche technique ), ET fuira sur le de l'ordre de 0,1 uA à des températures normales. Si vous choisissez un autre schottky, les fuites peuvent facilement être dix cent fois plus élevées. Cela peut expliquer la valeur mesurée par Kasi dans la réponse précédente.

Nous utilisons des supercondensateurs dans notre produit pour la sauvegarde RTC. Le courant de fuite du supercondensateur est de près de 1 uA. Il ne peut pas prendre en charge un RTC même pour une seule journée. Maximum de 12 à 15 heures seulement. Mais il peut être facturé moins de 5 heures. C'est l'un des avantages.