슈퍼 캡 기반 RTC?

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ATmega 기반 마이크로 컨트롤러 테스트 보드를 설계하고 있습니다. 내가 포함하고 싶은 기능 중 하나는 Maxim DS1307 IC를 갖춘 실시간 클록 이다. 그러나 전통적인 코인 셀 배터리 백업을 포함하는 대신 실제로 작은 슈퍼 커패시터를 사용하고 싶습니다.

DS1307의 전력 소비는 일반적으로 백업 모드에서 약 500nA입니다. 파나소닉은 작동하는 것처럼 보이는 아주 작은 0.015F 2.6v 슈퍼 캡을 만듭니다 . 이 슈퍼 캡에서 RTC가 얼마나 오래 실행 될지 어떻게 알 수 있습니까?

surface-mount rtc supercapacitor

— mr_schlomo
소스

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여기 CooperBussmann의 뛰어난 애플리케이션 노트의 digikey.com/Web%20Export/Supplier%20Content/CooperBussmann_283/...은

— AlcubierreDrive

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데이비드가 말했듯이 슈퍼 캡은 어느 정도 충전을 누설하는데 이는 주로 오랜 시간 동안 문제가된다. 누출을 무시하고 필요한 계산을 해 봅시다.
일정한 전류에서 커패시터 양단의 전압 강하는

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

또는 시간을위한 정리 :

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

$V_{BAT}$ 는 일반적으로 3V이지만 지정된 수퍼캡의 경우 최대 2.6V입니다. RTC의 최소값은 2V이므로 허용 전압 강하는 0.6V입니다. 다른 번호를 채우면

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

그리 오래 걸리지는 않지만 약간 작은 슈퍼 캡도 선택했습니다. 1F / 3V 캡은 시간을 23 일로 늘리지 만 캡의 누출을 고려해야하므로 실제로 1 주일에서 2 주일 정도 소요될 수 있습니다.

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그냥 오른쪽 RTC를 따기와 수퍼캡 극적으로 수명을 향상시킬 수 있습니다. PCF2123 RTC 1.1 V까지 동작 가능하고 PAS311HR의 수퍼캡 30 수동 초점 높은 용량을 보유 할뿐만 아니라 그 다음 식 3.3 V.하게 작동 할 수

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

또는 일주일도되지 않습니다. 1F / 3.3V 캡은 7 개월 동안 또는 자체 방전을 고려하여 2 ~ 3 개월 동안 양호합니다.

— 스티븐
소스

방정식에 감사드립니다 ... 수퍼 캡의 크기를 재고해야한다고 생각합니다. ~ 1-2 일 범위 (약 0.5F 정도)에서 하나가 필요하다고 생각합니다.

— mr_schlomo

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실제로, RTC가 한도에서 얼마나 오래 실행되는지 추정하기는 어렵습니다. 문제는 슈퍼 캡이 종종 높은 누설 전류를 가지며 종종 RTC 자체보다 높다는 것입니다. Panasonic 데이터 시트에는 누설 전류가 언급되어 있지 않으며 권장 응용 프로그램에는 일주일 또는 한 달 이상 RTC 백업이 필요하지 않습니다.

이 사양을 실제로 나열한 수퍼캡을 찾을 수 없습니다. 내가 찾을 수있는 가장 좋은 것은 NEC-Tokin 캡으로 24 시간 후에 5V 캡이 4.2 볼트 이상으로 자체 방전되어 연결되지 않은 상태로 유지되었다고 말했습니다.

한때 RTC에서 5v, 5 패럿 수퍼캡을 사용했는데 (칩을 잊어 버렸으며 10 년 전) 백업 시간은 약 7 ~ 8 개월이었습니다. 이것은 RTC 칩의 최대 전류 인출 사양과 캡의 커패시턴스 값을 사용하여 계산 한 것보다 상당히 낮았습니다. 내가 올바르게 기억한다면 1.5 년에서 2.0 년 정도를 계산했습니다.

그리고 왜 사람들이 2032와 같은 리튬 코인 셀 배터리를 사용하지 않습니까? 비교적 저렴하고 10 년 이상 지속될 수 있습니다. 내가 여기서 무엇을 놓치고 있습니까?

— Al Kepp

@DavidKessner 흠, 좋은 지적입니다. 내 주된 용도는 주 배터리 재충전 사이에 일주일 동안 슈퍼 캡에서 RTC를 실행하는 것입니다. 슈퍼 캡으로 그렇게 할 수 있습니까, 아니면 너무 많은 전류가 누출됩니까?

— mr_schlomo

@AlKepp CR2032는 훌륭하지만 정말 큽니다. 며칠 동안 만 실행하면되는 충전식 소형 RTC 백업을 찾고 있습니다.

— mr_schlomo

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@AlKepp 충전지를 포함한 배터리는 유지 보수 문제입니다. 실패하면 교체해야합니다. 저는 10-15 년 동안 작동해야하는 장비를 설계하고 일부 리튬은 오래 지속될 수 있지만 일부는 항상 동일한 로트 에서조차 더 일찍 고장 나기도합니다. 수퍼캡 이 작업을 수행 할 수 있다면 수퍼캡은 배터리보다 많은 이점이 있습니다.

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@mr_schlomo 일주일 동안의 RTC 백업에 수퍼캡을 사용할 수 있습니다. 내가 말할 수없는 것은 필요한 슈퍼 캡입니다. 말할 수있는 유일한 방법은 단순히 하나를 시도하고 어떻게되는지 보는 것입니다. 매우 대략적인 근사치 계산을 수행 한 다음 캡 크기를 두 배로 늘릴 수 있습니다.

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오래된 질문이지만 공유하고 싶은 또 다른 통찰력

나는 사람들이 정상적인 전원 공급 장치가 켜져있을 때 슈퍼 캡을 충전하기를 원하며, 이는 다이오드를 curcuit에 가져다 줄 것이다 (이미지 참조).

나는 그것을 발견 particle.io 당신이 빈-0.6V 이하 캡을 충전 시작 : 그들은 또한 때 VBAT 입력에서 전류를 다시 침몰 용납하지 않는 STM 마이크로 언급. 이산 RTCC의 대부분도 마찬가지이므로 D2가 필요합니다. 이유 D1은 분명합니다. RTCC 만 슈퍼 캡의 저장된 에너지를 사용하기를 원합니다.

쇼트 키를 선택하는 것은 트레이드 오프가 될 것입니다 (아직 다시). 선택한 순방향 전압이 낮을수록 역 누설 전류가 높아질 가능성이 높습니다. 예를 들어, 25S에서 10mA로 캡을 충전하면 ( 데이터 시트 참조 ), BAS-40 (SOT-23에서 2 개의 직렬 구성, "S"접미사가있는 직렬 구성을 찾을 수 있음)은 0.4V 전압 강하 가 발생합니다. 정상 온도에서 0.1 uA의 차수. 다른 쇼트 키를 선택하면 누출이 쉽게 수백 배 더 높아질 수 있습니다. 이는 이전 답변에서 측정 한 Kasi 의 가치를 설명 할 수 있습니다 .

— 크리스티안 세기
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우리는 백업 RTC를 위해 제품에 슈퍼 커패시터를 사용하고 있습니다. 슈퍼 커패시터 누설 전류는 거의 1uA입니다. 하루 동안이라도 RTC를 지원할 수 없습니다. 최대 12-15 시간 만. 그러나 5 시간 미만으로 충전 할 수 있습니다. 이것이 장점 중 하나입니다.

— 카시
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