使用超级电容做个断电记忆的小东西，求助高手解惑。

motor_control · 发表于 2020-11-23 14:46:12

现在有个要求，就是需要断电后单片机和传感器仍然能够工作，当然可以工作在低功耗模式下，这个时候就需要电源来保持供电。
听说超级电容很不错，但一直没用过，说明书看的不太懂，想请教大家一个问题:
1，我的系统是3.3V，我该选用哪个档位电压?2.7v还是5.5v,或者别的?
2，需要特别的充电电路还是可以直接加个二极管从3.3v LDO输出取电?
3，水表什么的大概用多大的容量?待机电流大概多大?我估计我的待机功耗几百个微安吧，能够用10天时间就可以。

谢谢！

clark_chen · 发表于 2020-11-23 14:51:56

不把电流做到几个微安是没有办法的，几百微安只能用锂电池。

clark_chen · 发表于 2020-11-23 14:57:36

就算你充电用5V (超级电容用5.5V), 放电到3V, 放电电流100uA, 要满足10天的待机都要最少50法拉的超级电容。

xxxlzjxxx · 发表于 2020-11-23 15:00:31

可以看看TI的这个参考设计。https://www.ti.com.cn/tool/cn/TIDA-050021?keyMatch=TIDA-050021&tisearch=Search-CN-everything&usecase=GPN

lb0857 · 发表于 2020-11-23 15:00:32

待机功耗几百个微安

motor_control · 发表于 2020-11-23 15:12:05

本帖最后由 motor_control 于 2020-11-23 15:27 编辑

感谢楼上各位，我接触的都是几安到上百安的电机，这种低功耗的没玩过，多谢大家给出的建议。

我的理解是3.3v系统应该用5v的超级电容就可以了，然后我要努力把待机电流做到几个微安，这样没错吧？

那我用可充电纽扣锂例子电池是不是更好些?

motor_control · 发表于 2020-11-23 15:18:15

xxxlzjxxx 发表于 2020-11-23 15:00
可以看看TI的这个参考设计。https://www.ti.com.cn/tool/cn/TIDA-050021?keyMatch=TIDA-050021&tisearch=Se ...

特别感谢给出网址，辛苦！

饭桶 · 发表于 2020-11-23 15:34:09

我推荐那种堆叠的成品镍氢电池。

Xujuango · 发表于 2020-11-23 15:57:49

断电仍然可以工作？工作多久？

motor_control · 发表于 2020-11-23 16:16:44

本帖最后由 motor_control 于 2020-11-23 16:20 编辑

我现在要做的就是一个微型伺服控制器，需要断电后还能记录位置，也就是圈数，能够待机一周也行。
成品带记忆功能的磁編太贵了，我的体积也要求比较小。另外，产品里面有锂电池或是镍氢电池，运输上有没有什么限制呢？

LM1876 · 发表于 2020-11-23 16:30:34

超级电容的优点是寿命长，问题是你的待机电流太大了，用超级电容得要好大的容量

xjavr · 发表于 2020-11-23 16:58:48

motor_control 发表于 2020-11-23 16:16
我现在要做的就是一个微型伺服控制器，需要断电后还能记录位置，也就是圈数，能够待机一周也行。
成品带记 ...

断电记录位置你不需要保持长电呀，断电后来个中断，然后保存到eeprom里面，法拉电容没电了也没事。再次上电先读取位置，有效了用就行了。

dukelec · 发表于 2020-11-23 17:15:26

xjavr 发表于 2020-11-23 16:58
断电记录位置你不需要保持长电呀，断电后来个中断，然后保存到eeprom里面，法拉电容没电了也没事。再次上 ...

問題是斷電後，電機有可能轉動，譬如用手轉動一下，或者是機械受重力導致了移動。

huke08@126.com · 发表于 2020-11-23 17:27:38

你需要个电池，而不是电容

dukelec · 发表于 2020-11-23 17:28:42

本帖最后由 dukelec 于 2020-11-23 17:45 编辑

超級電容不能直接 vcc 加二極管充電，瞬間電流很大，會出事。

這是我自己設計的方案，用於超級電容，稍加改動應該也可以用於可充電電池。
特點是，可以榨乾能源，譬如充電的時候，輸入 5V，電容可以充滿到 5V，不會因爲二極管壓降導致只能充到 VCC - 0.7V，否則 VCC 越低越浪費容量。
其次是，超級電容的電到很低的時候，依然可以輸出 5V。

MCU 檢測 DC_DET 來判斷 DC 接口是否有電，可以用 ADC 口、普通 GPIO 的 input 口，我這裏用的是 STM8 的 COMP1_INP 口。
MCU 通過 DC 供電上電後，把 PWR_N 拉低，對超級電容恆流充電。（這裏 PWR_N 要接兼容 5V 的 IO 口。）
MCU 檢測到 DC_DET 掉電，則釋放 PWR_N，並把 BOOST_EN 拉高（默認一直爲低），讓電容爲系統供電。

xjavr · 发表于 2020-11-23 17:46:28

这样做HT7233和MT3608的静态电流都不小。最好的方案我觉得还是用3.3V的法拉电容，选择一个单片机电压范围1.8-3.3V的，断电后进入休眠，可以做到1uA,传感器产生中断，唤醒单片机处理，处理完再休眠。这样做功耗可以很低，就看你传感器的电路能做多低的功耗了。

motor_control · 发表于 2020-11-23 17:50:26

dukelec 发表于 2020-11-23 17:15
問題是斷電後，電機有可能轉動，譬如用手轉動一下，或者是機械受重力導致了移動。 ...

说的很对，比如一个伺服电机加了减速箱后控制机器人的腿关节，有电的时候是一个位置，但断电后，别人又把腿给掰了一下，电机就转了几圈了，如果再上电的话，就不知道原来腿的位置了，所以需要断电后仍然能够读取位置，这样上电后腿就可以自动恢复到原来位置。

感谢提供参考，谢谢！

motor_control · 发表于 2020-11-23 17:56:07

xjavr 发表于 2020-11-23 17:46
这样做HT7233和MT3608的静态电流都不小。最好的方案我觉得还是用3.3V的法拉电容，选择一个单片机电压范围1. ...

感觉你说的不错，我今天去了华强北，不想淘宝太慢，但没找到3.3V的超级电容，要么是2.7v,要么是5.5V的。
是不是2.7V的超级电容就不能接3.3V电源？这么严格吗？

我记得SILABS有超低功耗的单片机，STM32的低功耗就不敢玩了。搞低功耗，还真的头疼。但很高兴有大伙一起出谋划策。

dukelec · 发表于 2020-11-23 18:09:49

本帖最后由 dukelec 于 2020-11-23 18:13 编辑

motor_control 发表于 2020-11-23 17:56
感觉你说的不错，我今天去了华强北，不想淘宝太慢，但没找到3.3V的超级电容，要么是2.7v,要么是5.5V的。
...

就算用低壓版的 MCU，傳感器沒有低壓版的啊。。。

我之前用過 ic-mu + ic-pvl 的帶電池的方案，後來想用 tle5012b + 電池自己做，看了下手冊，5012b 的電流是 14 mA 左右，然後放棄。。。

另一個方式用的人也比較多，就是輸出軸也加一個編碼器。

順便說一下，我那個圖，+5VP 是要用來驅動電機的（電機只是剛停電的時候動一下子就不再動），且不需要長時間工作（能挺過一般家裏面停電的時間就可以，就算沒挺過，後果也不嚴重），所以沒有選擇特別低功耗的芯片。

motor_control · 发表于 2020-11-23 18:26:29

本帖最后由 motor_control 于 2020-11-23 18:30 编辑

dukelec 发表于 2020-11-23 18:09
就算用低壓版的 MCU，傳感器沒有低壓版的啊。。。

我之前用過 ic-mu + ic-pvl 的帶電池的方案，後來想用 ...

我听别人讲，可以在输出轴加个齿轮减速，这样多圈减速后，在最后的一级齿上就不足一圈了，可以用磁编来读取，不需要电池，不过这种搞法要做结构改动，这个我就不想了，没这个条件。
也许可以找直接SIN/COS输出的，这样没有内部的DSP耗电，功耗会低很多。记得MELEXIS好像有的，我也去查查看。

rube · 发表于 2020-11-23 21:15:03

高科技啊

chenchaoting · 发表于 2020-11-23 22:48:48

商用伺服不都是带电池的嘛，或者绝对编码

motor_control · 发表于 2020-11-24 06:37:19

chenchaoting 发表于 2020-11-23 22:48
商用伺服不都是带电池的嘛，或者绝对编码

体积要小，不然放不下。而且要求多圈记忆。

sender · 发表于 2020-11-24 09:22:16

你的应用适合用个电池电容器。

饭桶 · 发表于 2020-11-24 09:25:49

很多机械结构都是上电自己回零位一下下的，这样保证非常的位置精度和可重复性。

xsh2005105326 · 发表于 2020-11-24 10:38:40

注意法拉电容的漏电流，可不小

ayumi8 · 发表于 2020-11-24 11:43:38

用电池吧有那种 LIR2032 可充电纽扣锂电池电容多少贵啊可怕

motor_control · 发表于 2020-11-24 11:43:57

xsh2005105326 发表于 2020-11-24 10:38
注意法拉电容的漏电流，可不小

有锂电池大吗？

xsh2005105326 · 发表于 2020-11-24 12:26:42

motor_control 发表于 2020-11-24 11:43
有锂电池大吗？

这个没有对比过，但是对于法拉电容来说，同样的漏电流下，法拉电容续航会缩短很多，一般是uA级别漏电流，还跟电容两端电压大小有关

motor_control · 发表于 2020-11-24 12:54:46

xsh2005105326 发表于 2020-11-24 12:26
这个没有对比过，但是对于法拉电容来说，同样的漏电流下，法拉电容续航会缩短很多，一般是uA级别漏电流， ...

我现在的问题是LIR2032的都放不下。

longls · 发表于 2020-11-24 13:35:37

LM1876 发表于 2020-11-23 16:30
超级电容的优点是寿命长，问题是你的待机电流太大了，用超级电容得要好大的容量 ...

超级电容寿命还长，70℃ 1000h,寿命比电解差远了。

xyz543 · 发表于 2020-11-24 13:37:27

建议还是外接颗铅酸电池会比较实在些。

motor_control · 发表于 2020-11-24 13:51:45

xyz543 发表于 2020-11-24 13:37
建议还是外接颗铅酸电池会比较实在些。

你不会每天背着个铅酸电池当充电宝吧！

xyz543 · 发表于 2020-11-24 14:00:10

motor_control 发表于 2020-11-24 13:51
你不会每天背着个铅酸电池当充电宝吧！

不会！不会！我只会将铅酸电池放在地上及车上哈～

1399866558 · 发表于 2020-11-24 15:25:17

可以断电之后，让电机掰不动吗？这样就不需要时时刻刻记录位置了。最后停在哪里，下一次启动就是原来的位置了。

motor_control · 发表于 2020-11-24 18:46:07

1399866558 发表于 2020-11-24 15:25
可以断电之后，让电机掰不动吗？这样就不需要时时刻刻记录位置了。最后停在哪里，下一次启动就是原来的位置 ...

懂王，要看我写的要求，你的解决办法我难道想不到吗？不要搞蜗轮蜗杆的结构了。

lvfv · 发表于 2020-11-24 19:32:03

xjavr 发表于 2020-11-23 17:46
这样做HT7233和MT3608的静态电流都不小。最好的方案我觉得还是用3.3V的法拉电容，选择一个单片机电压范围1. ...

我也觉得中断比较好，每圈中断一次，记录圈数。中断可以用Z信号，如果没Z也可以加个霍尔啥的。
仅想法。

dengxiaofeng · 发表于 2020-11-24 19:42:33

纽扣可充电 LI 电池应该是个好选择

yutianyiren · 发表于 2020-11-24 19:48:10

超级电容大容量的一般是2.7V的，3V的也有，但是不太通用，这个是工艺的影响，充电直接一个电阻限流就好了。

motor_control · 发表于 2020-11-24 22:48:28

lvfv 发表于 2020-11-24 19:32
我也觉得中断比较好，每圈中断一次，记录圈数。中断可以用Z信号，如果没Z也可以加个霍尔啥的。
仅想法。 ...

你的想法很好，但是要注意一点就是还得知道是正转还是反转。

wqsjob · 发表于 2020-11-24 23:06:01

超级电容就别指望低功耗了，看看电容手册，自放电电流是多少就知道了。加个电池比电容体检小多了也便宜多了啊。

motor_control · 发表于 2020-11-25 08:31:47

wqsjob 发表于 2020-11-24 23:06
超级电容就别指望低功耗了，看看电容手册，自放电电流是多少就知道了。加个电池比电容体检小多了也便宜多 ...

不是说很多水表，电表的都开始用超级电容了么？
我现在觉得可能还是得用可充电锂电池，就是没找到体积小的。

wqsjob · 发表于 2020-11-25 14:24:34

motor_control 发表于 2020-11-25 08:31
不是说很多水表，电表的都开始用超级电容了么？
我现在觉得可能还是得用可充电锂电池，就是没找到体积小 ...

现在超级电容好像工艺改进了，但是漏电流还是不小的，平均每个F要有三四个ua

lnso · 发表于 2020-12-16 12:22:45

超级电容很贵的哦

motor_control · 发表于 2020-12-16 14:08:24

lnso 发表于 2020-12-16 12:22
超级电容很贵的哦

做出来就是给人用的，卖的更贵就好了。

jiamingz · 发表于 2020-12-16 15:26:32

超级电容当然要有外部的独立的电路或IC来做充放电控制。

myiccdream · 发表于 2020-12-16 16:06:51

motor_control 发表于 2020-12-16 14:08
做出来就是给人用的，卖的更贵就好了。

超级电容的电是缓慢放的，即使给他正负短路都放不掉。你会遇到一个问题：单片机在临界电压工作。然后跑飞了。

motor_control · 发表于 2020-12-16 16:47:45

myiccdream 发表于 2020-12-16 16:06
超级电容的电是缓慢放的，即使给他正负短路都放不掉。你会遇到一个问题：单片机在临界电压工作。然后跑 ...

想知道那些做水表，电表的有没有用过超级电容？不知道他们是怎么做的？

Doding · 发表于 2020-12-16 17:15:16

motor_control 发表于 2020-12-16 16:47
想知道那些做水表，电表的有没有用过超级电容？不知道他们是怎么做的？ ...

水表、燃气表的超级电容是用来关阀的，断电后电容里的电够关阀存好数据就行了，断电后只用几秒钟。电表不了解。

myiccdream · 发表于 2020-12-17 09:18:20

motor_control 发表于 2020-12-16 16:47
想知道那些做水表，电表的有没有用过超级电容？不知道他们是怎么做的？ ...

你的方案在预设的时候就有问题, 不要把超级电容看成普通电容。
你最好直接淘宝买几个不同容值的实际测试一下他的放电曲线看看。
你这个方案一看就是要卡死在超级电容放电缓慢 -》单片机跑飞阶段。

motor_control · 发表于 2020-12-17 09:21:35

myiccdream 发表于 2020-12-17 09:18
你的方案在预设的时候就有问题, 不要把超级电容看成普通电容。
你最好直接淘宝买几个不同容值的实 ...

不能检测电压来避免吗？

xyz543 · 发表于 2020-12-17 10:51:36

motor_control 发表于 2020-12-16 16:47
想知道那些做水表，电表的有没有用过超级电容？不知道他们是怎么做的？ ...

估计就是两颗碳锌电池串连后将引脚给外接，再套个印有超级电容的热缩封套上去完事。

PowerAnts · 发表于 2020-12-18 14:46:56

算了吧，超级电容的自放电都杠不到10天，何况还要给你供电。
水表用硫化锂电池可以杠10年

trigrass12 · 发表于 2020-12-23 09:40:06

想法错了，看市面上成熟产品怎么做的，
绝对值编码器有带带电池的类型，锂电。放在控制器里面。

motor_control · 发表于 2020-12-23 09:44:48

trigrass12 发表于 2020-12-23 09:40
想法错了，看市面上成熟产品怎么做的，
绝对值编码器有带带电池的类型，锂电。放在控制器里面。 ...

明白，那就考虑小体积的锂电池做低功耗的方案，谢谢！

lnso · 发表于 2021-1-24 20:28:17

Make一下啊

xianqq · 发表于 2021-2-8 18:21:43

MAKe标记，以备后查

使用超级电容做个断电记忆的小东西，求助高手解惑。

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

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