传一个和老外讨论过的小电路，简单却值得考究

WDZASHTA · 发表于 2013-5-26 21:14:16

这是和老外讨论过的一个电路，用在一个无线智能控制项目上。  其中有一个要求是：断电后要能发送一个信息给接收端设备，因为对CPU而言发送一个信息仅需要一个ms 级别的时间，所以打算用一个4700uF的大电容取代备用电池。

就电容充放电而言，最好还是应该有个限流的电阻。于是问题就来了，用电阻就会存在分压，于是电容ES上电压充满电时可能很低，这样主电源12V那里断电时ES恐怕没办法维持后边系统的短暂工作。更何况Rbat还要消耗一部分能量。    再有一个问题就是，这个电路的电流不大，在这样的系统里加大电容，会导致系统可能复位时间长，出现问题，更别说加限流电阻了。

现在暂时想法是：把Rbat去掉。因为实际电路中除去电阻以外的其他部分的等效电阻实在不好计算。

各位坛友有什么好的办法？请指教。    当然，这个电路其实很常见，想后备电池的那种。之前没有细究过，大家看上述分析是否妥当。

NJ8888 · 发表于 2013-5-26 21:19:36

电阻和肖特基二极管并联，充电慢放电快，这样上电不影响你系统复位，掉电有足够能量

fengxin32 · 发表于 2013-5-26 21:21:18

在Rbat上并联二极管就是。

ywl0409 · 发表于 2013-5-26 21:23:27

1.电容ES上电压充满电时不会很低，应该就是差不多LDO输出减去D5管压降
2.等效电阻不需要计算，只要知道工作电流即可，在RBat上的压降，就是电流乘以电阻阻值。
3.只要LDO能提供大于30mA+后面电路工作电流，就不会影响复位时间。

其余的你可以再仔细考虑一下。

zhouyan · 发表于 2013-5-26 21:28:40

楼上想法可以考虑!

wye11083 · 发表于 2013-5-26 21:40:09

如果怕掉电没有足够时间响应，很简单，在LDO后面直接连根线到MCU，因为MCU电流很小，所以当产生中断时，有足够长时间发个包。至于上电充电，是可以考虑多串个二极管和电阻控制充电电流，毕竟4700uF的电容，5mA充电电流只需要1秒就能充满了（印象中1F的电容用1A充1秒）。

TANK99 · 发表于 2013-5-26 21:51:46

那个电容是钽电容，这在美军标中有要求的。

NJ8888 · 发表于 2013-5-26 21:52:01

wye11083 发表于 2013-5-26 21:40
如果怕掉电没有足够时间响应，很简单，在LDO后面直接连根线到MCU，因为MCU电流很小，所以当产生中断时，有 ...

按CU=Q=It，4700u*3=5mt算，要2.82秒

Elec_Ramble · 发表于 2013-5-26 21:53:04

Mark…
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gzhuli · 发表于 2013-5-26 22:14:49

wye11083 发表于 2013-5-26 21:40
如果怕掉电没有足够时间响应，很简单，在LDO后面直接连根线到MCU，因为MCU电流很小，所以当产生中断时，有 ...

1F电容用1A充1秒电压上升1V。

wye11083 · 发表于 2013-5-26 23:24:28

gzhuli 发表于 2013-5-26 22:14
1F电容用1A充1秒电压上升1V。

标准定义是1F，1V，1A，一秒的电荷量。你别忘了电压。如果你加5V，1A，那就是1F/5V。

gzhuli · 发表于 2013-5-26 23:30:05

wye11083 发表于 2013-5-26 23:24
标准定义是1F，1V，1A，一秒的电荷量。你别忘了电压。如果你加5V，1A，那就是1F/5V。 ...

如果电容初始电压为0，你如何同时加5V 1A到两端？除非电容有5欧的ESR。

ywl0409 · 发表于 2013-5-27 08:20:54

即便ES短路，对后面的电路也没用影响。

IT农民工 · 发表于 2013-5-27 09:48:23

围观各位大神的讨论

WDZASHTA · 发表于 2013-5-27 10:08:45

ywl0409 发表于 2013-5-26 21:23
1.电容ES上电压充满电时不会很低，应该就是差不多LDO输出减去D5管压降
2.等效电阻不需要计算，只要知道工作 ...

您好，请问此时Rbat这里的电流按整个系统的工作电流来算吗？但是我的系统所需电流是变化的（有继电器）。请指教，多谢。

mymainmail · 发表于 2013-5-27 10:35:35

看来和你讨论的老外水平也不咋的啊

1.加了电阻，电容充满后电压不会低，它只会减缓充电速率
2.加上电阻以后会降低对复位时间的影响，如果不加电阻的话，LDO的内阻会导致复位时间增长
3.放电的时候电阻会影响使用，考虑到大部分的单片机在1.8V左右就工作不了了，这时候的电流是（3.3-1.8）/91=0.016A=16ma，也就是说你电路只要电流超过16mA，单片机就不工作了，虽然这个时候电容两端还是3.3V
4.建议就是前面所说的，并一个二极管，慢充快放

mymainmail · 发表于 2013-5-27 10:39:48

另外图中二极管最好放到稳压前面

newbier · 发表于 2013-5-27 10:51:06

电阻去掉就行了，搞那么复杂干嘛。

gzhuli · 发表于 2013-5-27 10:57:36

mymainmail 发表于 2013-5-27 10:39
另外图中二极管最好放到稳压前面

不能放前面的，PMOS LDO由于寄生二极管的关系，输入低于输出时会倒灌。

as9901 · 发表于 2013-5-27 11:02:08

那个电容要放在稳压前面，就不用这么大了，你的问题也就不存在了。

WDZASHTA · 发表于 2013-5-27 11:36:29

看来大家说的都不一样，再说一点，我的整个系统（即便在继电器工作时）最大瞬时电流70mA不到（无线发送和接受时），抛开瞬时来说，平时在继电器工作状态下也就是30mA。请问各位Rbat的阻值和功率如何确定。前边12V 电源最大能提供120mA电流

Rbat处如果并联了二极管会降低ES放电电压，还有没有其他办法？再者，ES放电如果不加限流电阻的话，瞬时放电的电流会不会很大？

WDZASHTA · 发表于 2013-5-27 11:39:12

mymainmail 发表于 2013-5-27 10:35
看来和你讨论的老外水平也不咋的啊
1.加了电阻，电容充满后电压不会低，它只会减缓充电速率
2.加上 ...

呵呵，也不能这么说吧，老外喜欢较真，在一个看似小问题上花长时间讨论，或许这正是他们值得学习的地方。

ywl0409 · 发表于 2013-5-27 12:32:12

WDZASHTA 发表于 2013-5-27 10:08
您好，请问此时Rbat这里的电流按整个系统的工作电流来算吗？但是我的系统所需电流是变化的（有继电器） ...

1. 正常工作的时候,Rbat的电流可以忽略不计,即便继电器工作.系统的供电由LDO提供.
2. 当系统断电的时候,电容开始放电,这时候Rbat的电流,最大不会超过系统工作电流.或者,不会超过3.3V/91=30mA左右.

WDZASHTA · 发表于 2013-5-27 16:08:04

as9901 发表于 2013-5-27 11:02
那个电容要放在稳压前面，就不用这么大了，你的问题也就不存在了。

断电后，利用电容的能量为后面提供短时电压的时候我想尽量将电容能量利用效率最大化，倘若放在U2前面，U2 稳压过程中也会消耗能量的。

WDZASHTA · 发表于 2013-5-27 16:09:42

newbier 发表于 2013-5-27 10:51
电阻去掉就行了，搞那么复杂干嘛。

怕出现我在一楼描述的问题。

zkf0100007 · 发表于 2013-5-27 17:58:05

搞的好像只要是老外就很牛叉似的

WDZASHTA · 发表于 2013-5-27 20:49:29

zkf0100007 发表于 2013-5-27 17:58
搞的好像只要是老外就很牛叉似的

呵呵，说实话，并不是老外就牛叉。可是某些时候老外的一些精神还是值得我们学习的，这一点你承认吗？

我记得阿莫在坛里不止一次的说过，要么是用了人家的东西不说人家好，何必花高价买个国外货呢？大家拆解了别人的东西，学到了一些值得注意的地方又反过来说人家垃圾，这样不地道。

请注意我的用词：“某些时候”，“一些精神”。我已经为自己留下了余地，这是说话的分寸。

一个技术贴发出来如果不说些有用的，那干脆别回别人的贴。

一点小看法，见笑了。

gao_hailong · 发表于 2013-5-27 21:30:00

话说楼主的电路是不是少了掉电检测部分，还有断电中断后应该立即关掉所有外设只保留通信和mcu部分，这样电流消耗就很小了吧，

zkf0100007 · 发表于 2013-5-27 21:42:43

WDZASHTA 发表于 2013-5-27 20:49
呵呵，说实话，并不是老外就牛叉。可是某些时候老外的一些精神还是值得我们学习的，这一点你承认吗？

...

个人浅见而已,惹楼主不高兴了,见谅

liulingo1 · 发表于 2013-5-27 22:13:11

本帖最后由 liulingo1 于 2013-5-27 22:30 编辑

这个问题还需要拿老外来扯虎皮吗？？？？

掉电，发送，请问，你如何判定掉电的？？应该有个掉电信号吗？我掉电的处理，一般都是在高压部分加大电容。判断出真实掉电信号，需要几十毫秒级别的判定时间。

fulitun · 发表于 2013-5-27 22:20:07

想起了有个中国油价电路

as9901 · 发表于 2013-5-28 08:04:29

WDZASHTA 发表于 2013-5-27 16:08
断电后，利用电容的能量为后面提供短时电压的时候我想尽量将电容能量利用效率最大化，倘若放在U2前面，U2 ...

放在后面，电压下降一点点就不行了，得用很大的电容。如果不想浪费就用dc-dc。

ouravr2012 · 发表于 2013-5-28 08:54:25

mark

bigallium · 发表于 2013-5-28 09:05:02

搞个肖特基二极管并在Rbat旁边，充电时电流过Rbat，放电时过肖特基。肖特基压降小，过100mA压降不超过0.3V。100mA跑10ms，结束压降0.2V的话，要5000uF电容，差不多够。

另外不理解楼主说的"于是问题就来了，用电阻就会存在分压，于是电容ES上电压充满电时可能很低"这句话，电容只要充了3*RC的时间就能到%99电源电压啊，怎么会电压很低呢

大秦正声 · 发表于 2013-5-28 13:05:42

newbier 发表于 2013-5-27 10:51
电阻去掉就行了，搞那么复杂干嘛。

大秦正声 · 发表于 2013-5-28 13:07:25

ywl0409 发表于 2013-5-27 12:32
1. 正常工作的时候,Rbat的电流可以忽略不计,即便继电器工作.系统的供电由LDO提供.
2. 当系统断电的时候, ...

大秦正声 · 发表于 2013-5-28 13:08:16

NJ8888 发表于 2013-5-26 21:19
电阻和肖特基二极管并联，充电慢放电快，这样上电不影响你系统复位，掉电有足够能量 ...

eva_yang · 发表于 2013-5-28 17:04:39

大秦正声发表于 2013-5-28 13:08

大秦正声 · 发表于 2013-5-28 17:06:37

gao_hailong 发表于 2013-5-27 21:30
话说楼主的电路是不是少了掉电检测部分，还有断电中断后应该立即关掉所有外设只保留通信和mcu部分，这样电 ...

divineliu · 发表于 2013-5-28 18:05:40

WDZASHTA 发表于 2013-5-27 11:36
看来大家说的都不一样，再说一点，我的整个系统（即便在继电器工作时）最大瞬时电流70mA不到（无线发送和接 ...

我也在处理类似的情况。
二极管压降的问题，可以考虑用MOS管替代二极管。
至于电容放电电流，有后面电路的阻抗关系，应该不会突然大电流的。

yirenonege · 发表于 2013-5-28 19:10:48

实在不行就焊接好了测试一下，91欧姆感觉有点大。。

TANK99 · 发表于 2013-5-28 21:39:38

从一本失效分析的书中摘录到：

看着原理图与楼主的还不一样。。。

jlian168 · 发表于 2013-5-29 09:13:32

TANK99 发表于 2013-5-28 21:39
从一本失效分析的书中摘录到：

Sir:

Can you upload the book?

Thank you.

flyfox8 · 发表于 2013-5-29 09:31:50

同求42楼那本书，或者告诉书名也可以。不胜感激！

asm52 · 发表于 2013-5-29 10:33:38

liulingo1 发表于 2013-5-27 22:13
这个问题还需要拿老外来扯虎皮吗？？？？

掉电，发送，请问，你如何判定掉电的？？应该有个掉电信号吗？ ...

应该是在12v做的检测，3.3只是给mcu和数传供电的。
掉电了发送数据，就一定能接受到吗，如果误码，收不到，时间又不够，发了等于没发，感觉还是用电池靠谱，最起码时间可以长一些。

kevin_me · 发表于 2013-5-29 11:09:20

TANK99 发表于 2013-5-28 21:39
从一本失效分析的书中摘录到：

求书名感谢

WDZASHTA · 发表于 2013-5-29 12:13:50

divineliu 发表于 2013-5-28 18:05
我也在处理类似的情况。
二极管压降的问题，可以考虑用MOS管替代二极管。
至于电容放电电流，有后面电路 ...

这位朋友说的是正理

WDZASHTA · 发表于 2013-5-29 12:18:04

gao_hailong 发表于 2013-5-27 21:30
话说楼主的电路是不是少了掉电检测部分，还有断电中断后应该立即关掉所有外设只保留通信和mcu部分，这样电 ...

忘了说了，掉电检测部分：前边12V 是220V转过来的，电路中有220V AC过零检测部分（未画出），顺便做掉电检测，应该可行吧。

WDZASHTA · 发表于 2013-5-29 12:19:40

zkf0100007 发表于 2013-5-27 21:42
个人浅见而已,惹楼主不高兴了,见谅

没有没有，呵呵，见笑了。有什么和技术相关的想法尽管提，洗耳恭听。

WDZASHTA · 发表于 2013-5-29 12:21:27

liulingo1 发表于 2013-5-27 22:13
这个问题还需要拿老外来扯虎皮吗？？？？

掉电，发送，请问，你如何判定掉电的？？应该有个掉电信号吗？ ...

忘了说了，掉电检测部分：前边12V 是220V转过来的，电路中有过零检测部分（未画出），顺便做掉电检测，应该可行吧。没了220V AC 也就没了12V。

stan · 发表于 2013-5-29 16:22:49

书名：电子元器件失效分析与典型案例

TANK99 · 发表于 2013-5-29 20:54:23

《电子元器件失效分析与典型案例》国防工业出版社

单价 150，全铜板纸印刷

情定五道口 · 发表于 2013-5-29 21:24:31

WDZASHTA 发表于 2013-5-27 16:08
断电后，利用电容的能量为后面提供短时电压的时候我想尽量将电容能量利用效率最大化，倘若放在U2前面，U2 ...

你想让电容最大化利用，你就必须让它有足够大的压降。电容的储能与电压平方差成正比，建议你搜索电容的储能公式！放到前面估计几百uF的电容就搞定了。

情定五道口 · 发表于 2013-5-29 21:40:10

本帖最后由情定五道口于 2013-5-29 21:41 编辑

情定五道口发表于 2013-5-29 21:24
你想让电容最大化利用，你就必须让它有足够大的压降。电容的储能与电压平方差成正比，建议你搜索电容的储 ...

大致看了一下你的顾虑，说下我的理解
1、断电瞬间不可能有大电流，这很显然嘛。
2、电容放LDO前可以降低需要的容值，如果采用DCDC，那么对电容要求更小。你可以用电容的储能公式计算大概值。然后实际测量掉电时间。
3、复位问题，又想有足够的掉电时间，又担心掉电太慢出现复位问题。这是不能两全的。可以加复位芯片解决，复位芯片的检测点接到二极管前面。
4、关于大电容充电瞬间的浪涌电流。可以照楼上几位的说法，在电容上串接电阻与二极管网络，慢充快放。

dreampet · 发表于 2013-7-10 16:25:14

TANK99 发表于 2013-5-29 20:54
《电子元器件失效分析与典型案例》国防工业出版社

单价 150，全铜板纸印刷 ...

五所编的这本书非常不错，可惜现在貌似不对外卖了。另外还有一本讲无铅制程的，也不对外出售。

Johnwoo · 发表于 2013-7-19 10:40:02

gzhuli 发表于 2013-5-26 22:14
1F电容用1A充1秒电压上升1V。

说的太对了

mcu5i51 · 发表于 2013-7-19 11:04:30

电容放到12V不是挺好吗;在12V加一只二极管做断电检测,检测到断电后停止外围大电流设备,之后工作几秒没问题

chinaboy25 · 发表于 2013-7-19 13:08:17

WDZASHTA 发表于 2013-5-27 16:08
断电后，利用电容的能量为后面提供短时电压的时候我想尽量将电容能量利用效率最大化，倘若放在U2前面，U2 ...

赞同，放在前面电压从12V降到3.3V基本可用，放在后面电压从3.3V降到1.8V就不可用了，相对说浪费电，在12V时对于电容容量是一样，但随着电压下降效率就高了起来，

spint · 发表于 2013-8-2 16:43:03

把你的MCU，发送模块和其他外设供电分开不知可行

song77 · 发表于 2013-8-2 20:21:53

学习了，多谢

kmani · 发表于 2013-8-2 20:31:11

gzhuli 发表于 2013-5-27 10:57
不能放前面的，PMOS LDO由于寄生二极管的关系，输入低于输出时会倒灌。

什么时候才会有大师这样的水平啊...

callhxw · 发表于 2013-8-26 22:32:06

D5后面再加一个二极管。上电保证MCU可靠reset，下电有大电容。大电容串联的电阻去掉。

acmilannast · 发表于 2013-8-27 12:00:06

Rbat 并接一个二极管

yy8047 · 发表于 2013-8-27 12:10:36

为什么不把电容放到稳压前面呢

jz701209李 · 发表于 2013-9-2 19:22:31

学习一下........

justSaar · 发表于 2013-9-2 20:02:36

传一个和老外讨论过的小电路，简单却值得考究

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