超级电容器为微控制器供电


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我有一个可在1.8V至3.3V电压下工作的uC。睡眠模式下的电流消耗约为20uA,活动状态下的电流消耗约为12mA。uC将每分钟进入活动状态约100毫秒。

因此,我尝试通过Vishay超级电容为该电源供电:2.8F时为15F,在1kHz时为1.2O的ESR。

Math说我可以从该电容上拉出约4.10 mA的电流,直到它的电压下降到1.8伏,此时微控制器将关闭。

所以..问题:我错过了什么吗?我应该在超级电容和微型电容之间添加一个小的电解液吗?一个小的齐纳二极管以限制电压的最终峰值(可能吗?)?我应该添加一个降压升压转换器以从电容器中获得更多收益吗?

另外..如果我在微控制器上禁用掉电检测,也许我可以从电容器中拉出类似10%的电荷?我可以实施错误检查,以防微输出杂乱无章,这通常发生在低压情况下,掉电检测已禁用。


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如果由于低电压而导致微型输出乱码,那么在该微型上进行的任何纠错也将是乱码。
亚伦

为什么要在可能产生错误的同一微型计算机上运行错误检查代码?下载时将检查数据是否有错误。(对不起,如果我在原始帖子中不清楚)
尼克M

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在1.2欧姆的ESR上施加4.1mA的负载会不会产生约5毫伏的压降?(0.0049V = 0.0041A * 1.2Ohms)
山姆

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哦,这是一个数据记录器。假设您可以存储乱码,那么仍然存在地址是否正确的问题。从字面上看,在低电压情况下,任何东西都可能是乱七八糟的:要存储的数据,要存储在其中的地址,程序计数器,甚至指令本身。(程序仍然可以正常存储,但是可能会被提取或执行错误)
AaronD

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如果对程序和数据使用相同的存储,则尤其危险。如果没有单独的EEPROM,无论是片内还是片外EEPROM,您都将陷入困境。现在,如果书写地址变得乱码怎么办?
亚伦

Answers:


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根据您的参数,您的超级电容将在1848秒内以恒定的12mA电流放电至1.8v。

Bt(seconds)=C(VcapmaxVcapmin)/Imax

如果每分钟仅激活100ms,则其占空比为:

100ms/60000ms=0.0016667

这将持续约110万分钟,或大约两年。但是,这不包括睡眠模式。有趣的是,在20uA时,您的总活动模式功耗将与您的总睡眠模式功耗大致相同,因此我们可以轻松地估算出,包括睡眠模式(占总时间的99.84443%),您的设备将持续使用从充满电到1.8v大约需要一年的时间。您可以通过添加高效率的升降压来扩展此范围,前提是不会增加太多损失。一些现代的升压转换器可以从低至0.25v in产生1.8v输出。


所以现在另一个问题是:超级电容有多少内部泄漏?它可以忽略不计,或者可以主导系统。
AaronD '16

阅读规格表。泄漏持续数小时或数天之高,但到那时已降至微不足道的水平。它只需要时间来调节其电解质,然后您就可以使用了。
Sparky256 '16

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仔细考虑电容器的泄漏。还请记住您的电路板可能存在的任何输入引脚的泄漏,无源元件等。20µA的电流很小,因此任何东西都可以累加到该数字。我会考虑用一个简单的锂一次电池(不是可充电电池)代替超级电容。他们可以保持收费多年,并且非常具有成本效益。它们为您提供3.6V,但也许您可以解决。
吉列尔莫·普兰迪

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Drunken的答案是正确的,但是有一件重要的事情遗漏了。您必须考虑超级电容ESR。对于超级电容,它们通常在100欧姆的范围内,当MCU处于活动状态时,会导致电压降超过1V,从而导致其关闭。

因此,您必须并联一个具有低ESR的常规电容,以在100 ms活动期间保持电压。像1000 uF电解这样的东西肯定是合适的。

还要检查瓶盖泄漏情况。超级电容和并联电解均如此。相对于备用MCU电流,该电流可能很大。但是,它们很少在数据表中提及。您可能需要测试。


这个在1kHz时具有ESR 1.2O
Nick M

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那真是个超级电容。在这种情况下,您不需要并行增加这么大的上限。只需放一些10u的陶瓷,以防止由于短电流尖峰引起的电压降,当然,通常将100n靠近MCU。
暗淡

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如果您确实添加了降压-升压,则其规格表中所需的上限应足够。如果使用线性低压差稳压器,则相同,其参考设计中的典型10uF电容就足够了。您必须注意选择的上限以及增加的上限,其ESR会增加系统的总损耗。任何上拉电阻或晶体管也是如此。
醉酒的代码猴子

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@Drunken说了什么。顺便说一句,对于一个醉酒的猴子,您说的是令人惊讶的相关内容。我喝醉了的时候还不聪明,甚至连猴子都没有。。。。嗯...全面投票!
暗淡

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PS陶瓷在一周中的任何一天都在泄漏电流下击败电子产品-这是利用大型X5R或X7R芯片陶瓷(高达100 +μF!)的绝佳应用
ThreePhaseEel
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