超級電容(法拉電容)和實時時鐘

2020-12-12 電子發燒友

超級電容(法拉電容）和實時時鐘

發表於 2020-04-30 11:34:55

介紹了高精度模數轉換器AD7671的工作原理，並在此基礎上闡述了基於AD7671和TMS320VC5402進行高速高精度數據採集的實現方法，同時給出了硬體電路的電路圖和相應的調試程序。

涓流充電時鐘晶片是一個可編程3線串行接口時鐘晶片，可用超級電容或可充電電池備份系統的時間和日期，還提供31位元組的非易失SRAM用於數據存儲。由DS1302和超級電容構成的電源備份電路，DS1302的VCC2接主電源，VCC1接超級電容正極。針對不同的電源備份系統，如可充電的鎳氫電池、鎳鎘電池，還有容量不同的超級電容，DS1302專門提供了可編程涓流充電電路，以適應不同的充電電流要求，充電電路如 通過設置電路內的DS和RS控制位，可設置不同的最大充電電流IMAX。例如控制字是10100101，則表示選通了一隻二極體，同時選通阻值為2kΩ的R1，IMAX計算公式如式1，式中的VDrop是二極體的電壓降。

IMAX=(VCC2-n·VDrop)/R n=1,2 (1)
表1列出了IMAX計算值，對應VCC2的值是4.5V、5.0V、5.5V，有1隻二極體和2隻二極體兩種情況，電阻值為2kΩ、42kΩ和82kΩ。

充電過程

作為電源備份的元件，超級電容的充、放電特性是關注的重點，結合DS1302的可編程充電電路，在下面給出充電時電壓V(t)及電流I(t)與時間的函數及放電時電壓V(t)與時間的函數。
超級電容端電壓與時間的函數可表示為式2。
V(t)=VMAX [1-e(-t/RC)] (2)
V(t)為超級電容端電壓，VMAX等於VCC2減去n·VDrop，R為內部涓流充電電阻，C是超級電容的容量。超級電容兩端電壓充電到VMAX的95%

充電電流與時間的函數可表示為式3。
I(t)=VMAX/R·e(-t/RC) (3)
I(t)為充電電流。

放電過程
要知道DS1302使用超級電容放電的時間，則需要了解DS1302的特性參數

ICC1T(時間保持電流)，ICC1T呈線性變化，這意味著DS1302可以表示為阻性負載RL，超級電容通過此負載來放電。根據DS1302數據手冊，在VCC1為2.5V時，ICC1T為0.3μA，這樣RL約為8.3MΩ。在不考慮超級電容自放電影響的情況下，超級電容放電特性可表示為式4。
V(t)=VMAX·e(-t/RLC) (4)
RL為DS1302負載阻抗。電容放電至2V，根據上面公式計算的放電時間

本文介紹了實時時鐘DS1302與超級電容的應用實例，有助於設計人員使用超級電容完成時鐘保持、數據保持等電路的設計。lw

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