5s copia de seguridad por 1F 5.5V Super Capacitor

Un condensador solo no es suficiente

Un condensador almacena energía \ $ E = \ frac {1} {2} CV ^ 2 \ $. Tan pronto como empiezas a tomar energía del condensador, el voltaje cae. Solo puede cargar a 5V, luego, tan pronto como tome cualquier energía, caerá por debajo de 5V. Y dices que necesitas 5V para tu circuito.

Condensador y convertidor de refuerzo

Para 5V, 0.5A, 4 segundos, necesita 10J y un capacitor de 2.2F cargado a 5V almacena 27J, por lo que tiene suficiente energía. Solo necesita un circuito o módulo para convertir el voltaje de caída constante del condensador a algo que su circuito pueda usar. Esto sería un "convertidor de impulso". El convertidor de refuerzo no podrá utilizar toda la energía del capactor, y se perderá algo de energía, pero obtendrá la mayor parte.

Haciendo que funcione

Un condensador y un convertidor de refuerzo te ayudarán a comenzar. También necesitará una forma de cambiar automáticamente entre su fuente de alimentación normal y el convertidor elevador cuando falle la fuente normal. Si tenía un suministro que es solo un poco más alto de voltaje, entonces podría usar diodo o, pero no lo hace, entonces tendrá que hacer algo más complicado.

Es un límite posible con un límite de 1F. También sugiero que aumente el límite si es posible, para estar seguro.

Como han sugerido otros, necesita un convertidor elevador para mantener el voltaje de salida, incluso después de que la tapa se descargue por debajo de 5V.

El convertidor de refuerzo que decidas usar determinará si la tarea se puede realizar con solo 1F de capacidad.

Supongamos que elige una variedad de jardín de convertidor boost, que no puede mantenerse al día con la corriente de salida de 500 mA en Vin < 2V. Esto será bastante típico, ya que la potencia de salida es de 2.5W (5V * 0.5A), por lo que la corriente de entrada debe ser de al menos 1.25A (2.5W / 2V). Probablemente esto sea demasiado para la mayoría de los pequeños convertidores.

Con estos parámetros, el Vstart es 5V, Vend es 2V, por lo que la energía disponible es ((5V) ² * 1F / 2) - ((2V) ² * 1F / 2) = 10.5J. Si tiene en cuenta la eficiencia del convertidor, que es poco probable que sea > 95% en toda la gama Vin, obtenemos un valor inferior al 10J requerido para 5V * 500mA * 4s.

Sin embargo, tenemos dos trucos bajo la manga:

1. Cargue la tapa a un poco más alto que 5V. Si el convertidor elevador presenta un diodo en la salida, puede regular Vout < Vin, si el Vout no es más que la caída de diodo más baja que Vin. Con esto en mente, puede cargar la tapa con seguridad a 5.3V. Si su carga puede tener un margen de maniobra de alrededor de 5 V, es posible que incluso 5.5V.

2. Si selecciona un buen convertidor de refuerzo, es probable que pueda hacer frente a la corriente de entrada de 2-3A, colocando su Vend en algún lugar alrededor de 1V. Digamos que es 1.2V.

Con estas especificaciones, obtiene ((5.3² * 1/2) - (1.2² * 1/2)) * η (eficiencia). Si asumimos que η > = 90% en todo el rango, obtienes alrededor de 12J, por lo que incluso tienes algo de energía de sobra.

Un buen convertidor de refuerzo como el LTC3124 probablemente puede hacer esto, e incluso tienen un ejemplo de aplicación muy similar en la última página de hoja de datos :

No tienen los diodos aquí, pero los mencionan como una posibilidad en la hoja de datos.

Tenga en cuenta que este diseño requiere una distribución cuidadosa del circuito, muchas partes (esto es un convertidor de doble fase), IC caro, e incluso entonces estamos casi en el límite de la capacidad de ejecución (los supercaps pueden ser -20% .. + 80 % espec., por lo que el rendimiento de este diseño no está garantizado).

Para mí, un enfoque mucho más simple sería tomar cualquier convertidor de aumento de variedad de jardín, posiblemente como una unidad prefabricada, y usar una capacitancia más alta. 2F debería ser suficiente.

No, el condensador 1 F disminuirá 1 V por 1 segundo a 1 A. Si desea mantener el voltaje por encima de 5 V, su caída máxima permitida es de 0,5 V, y a 0,5 A, el supercap se descargará a 5 V en 1 segundo. En resumen, solo tendrá un segundo fuera de este enfoque directo. Consulte la "teoría" de la descarga de la tapa aquí .

Puede tener más de 1 segundo si emplea un convertidor ascendente de CC a CC y descargue la tapa a voltajes más bajos, por ejemplo, es probable que se alcance hasta 2,5 V, y es posible que haya 5 segundos.

CORRECCIÓN: para V0 inicial = 5V (5.5 sería técnicamente de estiramiento), la tapa mantendría 12.5J, mientras que el OP necesita 10J (5v * 500mA * 4s). Con una eficiencia asumida del 80% del convertidor CC-CC, la tapa debe descargarse completamente a cero, lo que estará fuera del rango de cualquier inversor ascendente. Así que la respuesta para los parámetros dados (1F cap) es NO, 1F cap no es suficiente en ningún caso. La tapa debe ser más grande.

Un capacitor 1F está diseñado para propósitos de respaldo de baja potencia y tendría problemas para entregar unos cientos de miliamperios, y mucho menos 600mA. Encontrará la caída de voltaje significativamente bajo carga. Quizás un capacitor de 25F o 100F sea más adecuado para su aplicación.