Uso de un capacitor a granel muy grande para la estabilidad de potencia del microcontrolador

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Tengo un sistema de microcontrolador PIC32 (MCU) que experimentó reinicios intermitentes (aunque con regularidad), probablemente debido al rebote a tierra causado por el cambio de cargas inductivas (solenoides). Todos los condensadores de desacoplamiento y el condensador a granel están presentes según la recomendación de la hoja de datos. La MCU está contenida en una placa de ruptura que se conecta al resto de los circuitos. Para modularidad y facilidad de reemplazo si es necesario.

Una solución que casi eliminó los restablecimientos fue colocar un capacitor de valor muy grande a través de los pines de alimentación de la MCU principal de la placa de ruptura. La MCU funciona con 3.3 V. En este caso particular, era un condensador electrolítico de 1000 uF con una clasificación de 25 V (que es un condensador bastante grande). Sin embargo, los reinicios intermitentes impares todavía ocurren de vez en cuando, pero no tanto como sucedió sin el condensador electrolítico. Hice algunas pruebas con una fuente de alimentación y un LED, donde desconecté la energía de la placa de ruptura, y el LED aún permaneció encendido durante un par de segundos, como se esperaba. Sin embargo, parece que hay un punto de saturación en el que una mayor capacidad ya no ayuda en la situación.

A continuación se presentan algunas preguntas:

  1. ¿Hay un punto de saturación en el que los condensadores más grandes no ayuden a la situación (es decir, que permanezca cargado por más tiempo)?
  2. ¿El hecho de que el capacitor tenga una capacidad nominal de 25 V lo convierte en una mala elección para un capacitor a granel de este tipo a solo 3.3 V?
  3. ¿Existe un voltaje mínimo en el cual un capacitor en particular proporcionará de manera confiable una estabilidad adecuada como fuente de alimentación temporal en caso de que ocurra un rebote a tierra?
  4. ¿Sería un supercondensador una mejor opción en este caso (especialmente aquellos con baja tensión nominal y alta capacitancia en el rango de Farad)?
  5. Teniendo en cuenta todas las preguntas anteriores, ¿cuál es la mejor manera de proporcionar a la MCU una fuente de alimentación confiable y estable para eliminar la susceptibilidad al rebote en tierra (aparte de usar fuentes de alimentación externas como las de modo de conmutación)?
pregunta wave.jaco

3 respuestas

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  1. Los condensadores más pequeños o más grandes no son la cuestión. La pregunta es cuál es el contenido de frecuencia del transitorio y cómo ayudan sus condensadores en esas frecuencias. Todos los condensadores tienen una inductancia parásita y no responden a las frecuencias si son lo suficientemente altos. Los condensadores más grandes suelen ser peores en esto.

  2. Los capacitores de 25 v pueden tener una inductancia parásita más alta que los capacitores de 3.3V. El tipo de construcción de condensadores y paquetes es muy importante.

  3. El rendimiento del condensador generalmente no se ve afectado por el voltaje, a menos que sea tan alto que lo hagas explotar.

  4. Supongo que un supercondensador no ayudaría, ya que es probable que tenga transitorios de alta frecuencia y que los supercondensadores no sean excelentes para las altas frecuencias.

  5. La mejor manera es resolver el problema transitorio. ¿Tiene diodos de supresión transitorios en las bobinas para la patada inductiva cuando apaga las bobinas? Aquí hay una prueba: encienda todos los solenoides y luego apáguelos todos al mismo tiempo. ¿Esto causa constantemente el problema? Desactivar suele ser el problema con los transitorios.

respondido por el Dave M
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Desea intentar crear una conexión a tierra en estrella donde la conexión a tierra de la fuente de alimentación se encuentra entre la alimentación y los lados digitales del circuito. El rebote en el suelo es causado por pérdidas resistivas cuando una gran corriente fluye a través de las trazas del suelo. Al colocar el circuito de alimentación en el "otro" lado de la tierra de una estrella, se coloca la resistencia que está causando la caída / rebote en serie con la carga de potencia y no en serie con la carga digital.

Dada tu construcción, esto podría o no ser práctico.

    
respondido por el Dean Franks
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Inserte un inductor grande en el cable de alimentación entre la PCB principal y la placa de conexión; esto proporciona cierta supresión transitoria adicional para su circuito MCU; lo que tiene ahora, con la tapa de 1,000uF en paralelo con la PCB principal, deja a la MCU expuesta a la caída de voltaje causada por las repentinas demandas de corriente.

O simplemente puedes probar con 10 ohmios o 33 ohmios o 100 ohmios. El propósito es aislar la placa MCU de la placa principal.

    
respondido por el analogsystemsrf

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