使用超级电容器作为MCU的备份

我有一个需要某种备用电源的项目。而且我打算使用5V 4F超级电容。

我的问题是：

1. 我打算用一个二极管和100欧姆电阻将电容充电至5V VCC（好主意？）。如何将电容连接到MCU。直接连接将不起作用，因为上限会花费一些时间。

2. 通常情况下，该电路将消耗20mA的电流，在断电模式下，它将消耗约200uA的电流，这个4F电容将持续多久？

假定理想条件，即电容器和电路其他部分无泄漏电流。

情况1：您的微处理器正在运行并消耗20 mA电流。假设您的微控制器在电压达到4V之前可以正常工作。但是对于atmega 328，如果选择以较低的时钟频率运行，则可以使其在更低的电压下运行。

假设在5V时为20 mA，则您的负载电阻为5V / 0.02A = 250欧姆

这是一幅完整的理论图：

初始Vo = 5V，最终Vc = 4V。解决时间需要225秒。

这意味着，如果电容器已充电至5V，则断电后，微控制器将继续运行225秒。

情况2：您的微控制器处于关机​​模式，消耗200 uA。

R = 25000欧姆。

解决时间得出6.25小时。

这是您获得的理论上的最大时间。除非您计划以较低的时钟频率运行控制器，否则事情不会比这更好。

仅供参考，Atmega328可以在1.8V电压下运行。为此，您将获得17分钟到28.33小时之间的时间

这些是理论值。由于二极管，电容器本身和其他电路元件的泄漏，实际值会更低。

为了将电池连接到MCU的VCC引脚，您可以使用带有低正向压降二极管的简单双二极管“ OR”。这意味着当VCC丢失时，电容仍然停止充电，并且VCC的二极管输入将下降，但是Cap-> MCU的VCC的二极管输入将继续导通，直到Whiskeyjack显示的放电曲线达到临界点为止，此时Atmega的褐色-out检测电路启动并关闭。顺便说一句，您可能要检查设置熔断器的欠压检测电压，这很重要。

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

注意：二极管的零件号只是电路制造商提供的默认值。找到一些300-400mV的正向下降二极管。

为了构建电路，我建议使用超级电容器充电器IC。LTC制造出色的产品，与LTC4425类似的产品将为您提供良好的服务。这将在超级电容器管理方面做得很好。

同样，20mA是从超级电容器汲取的相当大的电流，因此您必须提防ESR或等效串联电阻。所有实际电容器内部都具有寄生电阻，该寄生电阻被建模为串联电路。在30欧姆和20 mA下，您会看到0.6V的压降，这是非常浪费的。确保找到30mohm范围内的东西。