MCUのバックアップとしてスーパーキャパシタを使用する

なんらかのバックアップ電源を必要とするこのプロジェクトがあります。5V 4Fのスーパーキャップを使う予定です。

私の質問があります：

1. キャップをダイオードと100オームの抵抗で5VのVCCに充電する予定です（良いアイデアですか？）。キャップをMCUに接続する方法を教えてください。キャップが充電されるまで時間がかかるため、直接接続は機能しません。

2. 通常、回路は20mAを消費し、パワーオフモードでは約200uAを使用しますが、この4Fキャップはどのくらい持続しますか？

理想的な条件、つまりコンデンサや回路の他の部分に漏れ電流がないことを想定しています。

ケース1：マイクロコントローラーが実行中で、20 mAを消費しています。電圧が4Vに達するまで、マイクロコントローラーが正常に動作するとします。ただし、atmega 328の場合、低いクロック周波数で実行することを選択すると、さらに低い電圧で実行できます。

5Vで20mAと仮定すると、負荷抵抗は5V / 0.02A = 250オームになります

1つの画像の完全な理論を次に示します。

最初のVo = 5V、最後のVc = 4V。時間を解くと225秒になります。

つまり、コンデンサが5Vに充電されていれば、電源を失った後、マイクロコントローラはさらに225秒間機能し続けます。

ケース2：マイクロコントローラーが電源オフモードで200 uAを消費している。

R = 25000オーム。

時間を解くと6.25時間になります。

これは、理論上の最大時間です。より低いクロック周波数でコントローラーを実行することを計画している場合を除き、物事はこれより良くなることはできません。

参考までに、Atmega328は1.8Vから実行できます。このため、17分から28.33時間の時間が得られます。

これらは理論上の値です。実際の値は、ダイオード、コンデンサ自体、およびその他の回路要素のリークにより、さらに低くなります。

バッテリーをMCUのVCCピンに接続するには、低順方向ドロップダイオードを備えたシンプルなデュアルダイオード "OR"を使用できます。これは、VCCが失われると、キャップはまだ充電を停止し、VCCのダイオード入力は低下しますが、Cap-> MCUのVCCのダイオード入力は、Whiskeyjackによって示される放電曲線がAtmegaの茶色の臨界点に達するまで継続します-out検出回路が起動し、シャットダウンします。ちなみに、電圧低下検出電圧の設定ヒューズを確認することもできますが、これは非常に重要です。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

注：ダイオードの部品番号は、回路メーカーのものの単なるデフォルト値です。300〜400mVの順方向降下ダイオードを見つけます。

あなたの回路を構築するために、私はスーパーコンデンサー充電器ICの使用を提案します。LTCは優れた製品を製造しており、LTC4425に似たものがあなたに役立つでしょう。これはスーパーキャパシター管理の素晴らしい仕事をします。

また、20mAはスーパーコンデンサーからのかなり高い電流引き込みであるため、ESRまたは等価直列抵抗に注意する必要があります。すべての実際のコンデンサには、内部に寄生抵抗があり、直列に回路としてモデル化されています。30オームと20 mAで、0.6Vの低下が見られますが、これはかなりの無駄です。必ず30mohmの範囲で何かを見つけてください。