Leckstrom der Batterie parallel zum Kondensator

1. Diese Kappe hat eine Leckage, die als angegeben ist

0,02 CV (uA) oder 3 mA, je nachdem, welcher Wert kleiner ist, nach 5 Minuten bei 20 °C. Wobei ich = max. Leckstrom (uA), C = Nennkapazität (uF) und V = Nennspannung (V)

Für eine 6,3-V-4700-uF-Kappe würde die Leckage also 592 uA betragen, was viel kleiner als 3 mA ist, aber immer noch ungefähr das 100-fache des Standby-Stromverbrauchs der Schaltung, was etwas traurig erscheint.

2. Ja, es gibt viele Kappen, die speziell als „niedrige Leckage“ hergestellt wurden – offensichtlich kann das ein bisschen wie „niedrige Kosten“ sein, da es relativ zu den Erwartungen anderer ist, aber Sie können viel, viel besser abschneiden als ein generischer Elektrolyt. Es gibt auch Kappen, die speziell für das, was Sie hier versuchen, hergestellt werden, sogenannte "Supercaps" oder "Ultracaps". Sie sind so groß und bieten so lange Retentionszeiten bei Ihren niedrigen Mikroampere-Strömen, dass Sie wahrscheinlich Ihre zweite loswerden könnten Batterie. Hier sind einige Supercaps mit sehr geringer Leckage: http://www.maxwell.com/images/documents/hcseries_ds_1013793-9.pdf

3. Ja.

4. Verwenden Sie eine geeignetere Kappe, siehe oben.

Ein allgemeiner Hinweis zur Durchführung von Mikroprozessorprojekten auf niedrigem Mikroamp-Niveau - Sie müssen bei allem sehr vorsichtig sein, um auf diese Art von Niveau zu gelangen, und sogar bei trivialen Fehlern mit einem einzelnen Pull-up, das in einem Mikro eingeschaltet ist, oder einem nachlässig ausgewählten Komponente kann Sie absolut um Größenordnungen von dem entfernt halten, wo Sie sein sollten. Sie müssen sicherstellen, dass Sie über das Kit verfügen, um vertrauenswürdige Messungen bei niedrigem Strom durchführen zu können.

Die wichtigere Frage, die Sie sich stellen müssen: Was machen meine Batterien in Bezug auf das Laden/Entladen?

Aufgrund der Spannungen und ihrer Kapazität gehe ich davon aus, dass Sie Li-Ion verwenden.

Der Kommentar von Will zu Ihrer Frage gilt insbesondere für Li-Ion, da sie dazu führen können, dass enorme Ströme fließen, wenn sie nicht die gleiche Ladung haben, was passiert, wenn Sie einen ersetzen. Aber bestimmt noch für viele andere Typen gültig.

Aber worauf ich hauptsächlich hinaus will: Li-Ion-Akkus entladen sich von voll auf leer in einer ziemlich festen Zeit mit einer einigermaßen konstanten Rate, die von ihrer Qualität abhängt. High-End-Zellen aus einer seriösen Quelle halten bei voller Ladung zwischen 1 und 2 Jahren. Generische Markenbatterien aus einer anständigen Quelle halten bei voller Ladung etwa ein Jahr. eBay/Ali-Batterien irgendwo zwischen ein paar Wochen und einem Jahr.

Und das ohne zusätzliche Belastung.

Bei 2,4 Ah mit 1 Jahr Selbstentladezeit sind das durchschnittlich 365,25 Tage * 24 Stunden = 8766 Stunden. Das ergibt einen Selbstentladestrom von ungefähr 0,273 mA. Das bedeutet, dass Ihre MCU überhaupt nicht zur Entladezeit beiträgt.

Natürlich sind es immer noch "nur" 0,5 mA für zwei Zellen, also würden 3 mA in einem Kondensator die Zeit beeinflussen. Dies macht es effektiv weniger als 3 Monate, wenn es der Worst-Case-Grenze folgt (die 3 mA ist). Aber wenn Sie bereits eine Doppelbatterie mit Dioden haben, was bringt dann ein Kondensator, der höher als ein paar μF ist?

Was viel häufiger für Ihr Problem auftritt, ist die Verwendung von erstklassigen Litium-Batterien wie den Knopfzellen "CR2032" und "CR2016", die eine Selbstentladungszeit von 10 Jahren oder mehr haben. Bei einem Energiegehalt von etwa 240 mAh in einer größeren Zelle verbraucht Ihre 8-μA-MCU über drei Jahre hinweg 8 μA * 8766 Stunden * 3 = 210 mAh, was bedeutet, dass die Zelle ungefähr leer ist. Das sind 2,50 $ pro 3 Jahre Batteriekosten, aber mit einer sehr guten Zuverlässigkeit, die über lange Zeiträume funktioniert.

Es wird dann normalerweise wie folgt eingerichtet:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Sie brauchen keinen Schalter, denn das übernehmen die Dioden. Wenn die Hauptleistung größer als die Batteriespannung ist, beispielsweise 3,3 V, versorgt sie die MCU, wenn sie wegfällt, teilen sich die Batterien die Last über die Dioden im Laufe der Zeit.

Ich habe BAT54 ausgewählt, aber sie sind vielleicht nicht die besten. Es ist am besten, eine Diode mit einem Rückwärtsleckstrom von (viel) weniger als einem halben μA zu verwenden und gleichzeitig eine relativ niedrige Durchlassspannung mit dem Zweifachen Ihres erwarteten durchschnittlichen MCU-Drainstroms zu erzielen. Wenn der Rückwärtsleckstrom bei 3 V (wir kümmern uns nicht um 50 V, weil wir nur 3-V-Batterien haben) einige Mikroampere beträgt, trägt dies merklich bei, da D3 die Batterien diese Menge zurück in die Stromversorgung lecken lässt.

Solange Sie die Batterien immer einzeln wechseln, hat die MCU immer eine Batterie, die sie versorgt, und die beiden Kappen decken problemlos kleine Transienten ab.

1. Das Datenblatt scheint zu implizieren, dass dies eine Worst-Case-Spezifikation ist. Es ist wahrscheinlich nicht unvernünftig, aber es könnte ein wenig höher sein als der nominelle Fall. Kaufen und den Leckstrom messen!

2. Ja - Sie haben den Kondensator nicht von den Batterien getrennt.