Jak doładowywać baterię podtrzymującą RTC PCF8583 w układzie mikroprocesorowym?

Question

Mam pytanie odnośnie baterii podtrzymującej RTC PCF8583 w układzie mikroprocesorowym. Budowałem już kiedyś taki układ i zastosowałem zasilanie przez dwie diody z: a) napięcia głównego b) dwóch baterii 1,5V - co daje ok 2,3V, a jak wiadomo dla podtrzymania odmierzania czasu wystarcza ok 1V....

Darekg · Accepted Answer

A może by tak zamiast bateryjki zastosować kondensator powiedzmy 0,1F lub podobny. Wówczas taki układ podtrzymujący jest praktycznie bez obsługowy.

Darekg · Accepted Answer

Są to specjalne kondensatory przeznaczone głównie do podtrzymywania zasilania. Głównie są na małe napięcia pracy. Podobne rozwiązanie stosuje Samsung w magnetowidach, gdzie własnie przez taki kondensator podtrzymywane jest zasilanie procka, przez kilkanaście godzin. Ja stosowałem to samo rozwiązanie z duzym powodzeniem. Oczywiście jesli spodziewasz się dłuższych zaników, to zastosowanie bateri jest pewniejsze. Z danych katalogowych zegarka wynika, żę podczas zasilania z 5V i przy nie aktywnej szynie I2C pobiera 10-50µA, a przy zasilaniu 1V od 2-10µA. Lepszy jest układ PCF8563. Jest to prawie idealny zamiennik PCF8583 (drobne zmiany trzeba zrobić w programie), ale np. przy zasilaniu 3V pobiera 250nA!

Co do doładowania bateri, to nie mam praktyki. Teoretycznie nieda się, ale praktycznie sam kiedys próbowałem to robić, ale z nieduzym stutkiem.

Jeszcze rozważ jedną sprawę, w jakich warunkach będzie pracował, chodzi mi o zakres temperatury.

A możę tak zastosować podwójne zabezpieczenie?
Kondensator 0,1F i bateryjka 1,5V. Kondensator właczony wprost na zasilanie RTC, a bateryjka poprzez diodę Shotkiego. Wówczas jak panięcie na kondensatorze spadnie do 1,5-0,3V=1,2V to dalej bedzie podtrzymywała bateryjka.
Przy krótkich zanikach większość spadnie na kondensator, bowiem to on bedzie podtrzymywał zasilanie.

LordBlick · Accepted Answer

Zamiast EEPROM, polecam FRAM - praktycznie to samo co SRAM+bateryjka, również jeśli chodzi o szybkość dostepu...

1rycho · Accepted Answer

Ja do podtrzymania zegarka stosowałem akumulator kadmowo-niklowy 3,6V 300mAh. W czasie normalnej pracy doładowywał się z napięcia zasilającego przez dwie diody i rezystor. Przy zaniku zasilania wystarczał na długo.

speedy9 · Accepted Answer

1rycho ma rację. Takie akumulatory były kiedyś wykorzystywane do podtrzymywania ustwień BIOSu w płytach do PC. Mam nawet gdzieś taką płytę 386SX (ach, to były czasy ).

speedy9 · Accepted Answer

Chodzi o to, żeby do akumulatora, podczas pracy na normalnym zasilaniu wpływał mały prąd ładujący (dla akumulatorków 1,2V AA taki prąd to około 50mA. Akumulator może być wtedy ciągle ładowany bez obawy uszkodzenia). Zwykle bezpieczny prąd ciągłego ładowania (trickle currenT) jest określany w odniesieniu do pojemnosci ogniwa i wynosi 0,1C, czyli w tym przypadku byłoby to 30mA.

1rycho za ile kupiłeś taki akumulator? Ma dużą pojemność. Z tego co widziałem to chodzą około 40zł/szt. Duzo tańsze są 2,4V 100-250mAh - około 10-15zł
http://www.north.pl/sklep/

Promuję tematy:
22.04.2024 Zakończenie produkcji mikroprocesora Zilog Z80 po 48 latach!

speedy9 · Accepted Answer

Ja bym to zrobił tak jak na załączonym rysunku.
Musisz sobie dobrać diody i rezystor tak, by otrzymać 3,6V na akumulatorze. Ściągnij datasheeta BAT43 na przykład i zobacz jak się zmienia napięcie przewodzenia w funkcji prądu (0,4V - 1V) i dobierz odpowiednio rezystor.
Pierwsza dioda, zaraz "za" Vcc jest potrzebna, żeby przy padzie zasilania cały układ nie przeszedł na zasilanie z akumulatora a PCF był podtrzymywany.

Załączniki:

scan.gif (14.66 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.

Promuję tematy:
22.04.2024 Zakończenie produkcji mikroprocesora Zilog Z80 po 48 latach!

LordBlick · Accepted Answer

Na schemacie speedy9-ego dioda szeregowo z rezystorem jest zbędna - wystarczy sam rezystor równolegle z diodą podającą napiecie podtrzymujace na wypadek zaniku zasilania... Oczywiście dioda od Vcc pozostaje.

speedy9 · Accepted Answer

Masz rację Light'I. Ta dioda obniza tylko dodatkowo napięcie. Nie ma potrzeby jej stosowania.
BTW Szczerze powiem, że nie wiedziałem, że napięcie przewodzenia diody aż tak mocno zależy od prądu przez nią płynącego...

Promuję tematy:
22.04.2024 Zakończenie produkcji mikroprocesora Zilog Z80 po 48 latach!

speedy9 · Accepted Answer

Masz rację, prąd moze być niższy. 0,1C to maksymalny prąd ciągłego ładowania.
Weź pod uwagę, że przy prądzie ~0,1C akumulator ładuje się dość długo. Jeśli przerwy w zasilaniu mają być długie i częste to warto to wziąć pod uwagę przy doborze prądu ładowania.
Zjawisko samorozładowania akurat bym pominął w tym przypadku

Tutaj http://www.inter-chip.pl też masz wybór akumulatorów.
Myslę, że akumulator na 2,4 V byłby lepszy w tej aplikacji (cena).

Promuję tematy:
22.04.2024 Zakończenie produkcji mikroprocesora Zilog Z80 po 48 latach!

1rycho · Accepted Answer

Taki akumulator kosztuje od 8 do 12zł a układ poniżej. Jest to akumulator stosowany do podtrzymania BIOS-u w starszych płytach głównych. Pojemność to 60mAh za błąd w poprzednim poście przepraszam (podałem 300mAh). Układ ma tylko jedną wadę: przy całkowitym rozładowaniu akumulatora i po podaniu napięcia PCF uruchomi się dopiero po osiągnięciu przez akumulator Ucc min dla układu PCF.

speedy9 · Accepted Answer

Mój układ jest o tyle lepszy, że nie pozwala na całkowite rozładowanie akumulatora (dioda między akumulatorem, a PCFem). Jeśli napięcie akumulatora spadnie poniżej 0,7V powiedzmy (zależnie od zastosowanej diody) przestanie z niego płynąć prąd, co zapobiegnie dalszemu rozładowaniu i w efekcie uszkodzeniu akumulatora (ogniwa Ni-Cd, Ni-MH, Li-Ion itp. nie mogą być rozładowywane do 0V, gdyż powoduje to ich uszkodzenie, a przynajmniej spadek pojemności). W moim układzie nie występuje też zjawisko, o którym pisze 1rycho, że zasilanie PCFa wraca dopiero po podładowaniu akumulatora.

Promuję tematy:
22.04.2024 Zakończenie produkcji mikroprocesora Zilog Z80 po 48 latach!

aster11 · Answer

Właśnie, dzięki za podpowiedź, o tym nie pomyślałem. Dajmy na to, niech 0,1F ładuje się do ok. 4V, to daje 0,4C ładunku. Powiedzmy, że rozładowujemy stałym prądem 10uA, to daje jakieś 40000s czyli ok. 11h do całkowitego rozładowania, a do spadku napięcia poniżej np. 2V mamy chyba spokojnie więcej jak 5h. Prąd rozładowania powinien być w praktyce dla PCF8583 jeszcze mniejszy niż założyłem. Chyba, że zasadnicze znaczenie ma tu upływność kondensatora, ale intuicyjnie wydaje mi się, że nie powinna byc ona nazbyt ogromna?? Pewnie zależy to od rodzaju kondensatora i sa rodzaje profilowane do takich zastosowań - czy też byłby zwykły elektrolit?? Można pekstperymentować, ale wydaje się, że taki 100mF powinien wystarczyć na ok 10h, w normalnych sytuacjach nie powinien wystąpić zanik napięcia dłuższy niż taki, jednak ja nie mogę być tego do końca pewien , bo urządzenie ma pracować w pewnym układzie sterującym wśród styczników, bezpieczników itp. Urządzenie nie jest jednocześnie jakieś bardzo ważne i gdy np. odskoczy bezpiecznik, to możliwe, że nikt się tym nie zajmie dłużej niż dobę - i wtedy koniecze ponowne nastawy (będę wykorzystywał zarówno RTC jak i pamięć układu PCF) - a tego najbardziej bym nie chciał. Moze więc jednak bateria ?? Jeżeli ktoś stosował w praktyce kondensator w takim przypadku, to proszę przedstawić jak to wygląda ?????? Może ktoś powie jak by to wyglądało także z tym doładowywaniem baterii ?????? Z góry dziękuję.

aster11 · Answer

Dzięki za kolejną poradę !!

Właśnie patrzyłem sobie w necie - no właśnie są takie kondensatory specjalnie do podtrzymania napięcia 0,1 - 1F, 5.5V. Pewnie zadbano w nich o mały prąd upływu.

Rzeczywiście PCF8563 pobiera malutko przy podtrzymywaniu i pewnie nawet z takiego 0,1F pociągnąłby kilka dni. Tylko ten układ nie posiada RAM'u (dlatego pobiera mniej prądu

), a ja mam pełno danych do upakowania i zachowania. Zawsze mogę jednak użyć sobie małego EEPROM'u np. na I2C. Pewnie raczej tak zrobię.

Dzięki i pozdrawiam.

aster11 · Answer

Dzięki wam wszystkim za porady, teraz to tyle możliwości mi zaświtało, że już faktycznie nie wiem co zrobić. Muszę wybrać pomiędzy akumulatorem a kondensatorem.

Gdyby to był akumulator, nie musiałbym się martwić czy pobiorę 500nA czy 20uA, bo pojemność i tak będzie wystarczająca, więc wziąłbym PCF8583 i nie bawiłbym się z EEPROME'em czy inną pamięcią.

Jednak kondensatorek też wydaje się ładnym rozwiązaniem, pewnie czasowo nieco wytrzymalszym, tylko trzeba będzie zastosować PCF8563 i dodatkową pamięć.

Jeszcze prosiłbym 1 rycho o wyjaśnienie tego sposobu ładowanie z dwoma diodami i rezystorem. Bo mnie się wydaje, że można podłączyć tak jak zwykłą baterię, tylko rezystor równolegle z tą diodą od baterii, ale może źle myślę. Jak to należy zrobić, jaki zastosować rezystor ??

Dzięki wszystkim !! !! !!

aster11 · Answer

Ok, dzięki. Czyli można to zrobić tak jak mówiłem, prawda ?? Diody jak dla zwykłej baterii, tylko równolegle z diodą od akumulatora rezystor jakieś kilkadziesiąt ohm, czy tak ??

aster11 · Answer

Dzięki, dzięki chłopaki.

Właśnie o takim układziku dokładnie sam myślałem.
Trochę to zabawne, bo dyskutujemy tyle o takiej "głupocie", w układzie mikrokontrolerowym, ale życie pokazuje, że takie szczegóły bywają najistotniejsze. Teraz coś tam sobie wybiorę. Wezmę też pod uwagę ceny elementów, chcę jak najtaniej - nie robię układu do promu kosmicznego

. Jeżeli wziąłbym kondensator, to mogę sobie wykorzystać także któryś z mikro AT89S825X z wbudowanym EEPROM'em, tylko nie wiem czy u siebie, w tej "dziurze" to dostanę

. I musiałbym troszkę zmodyfikować i rozbudować program mojego programatora ISP, tak dopieszczonego dla AT89S52

, ale zawsze coś za coś.

Mam nadzieję, że z naszych dyskusji skorzystają też inni, stojący przed podobnym zagadnieniem.

Pozdrawiam !! !! !!

------------------------------------------------------------------------

Co do porady i schematu speedy9:

Myslę, że szczególnie precyzyjny dobór diody i rezystora dla osiągnięcia określonego prądu ładowania nie ma wielkiego znaczenia. Może to być chyba spokojnie trochę mniej niż 0,1 ładunku, np. nawet połowę mniej - i tak prąd doładowania będzie wielokrotnie większy niż ewentualny prąd pobierany w stanie podtrzymywania. Chyba, że taki prąd jest potrzebny dla zrównoważenia zjawiska samorozładowania akumulatora - ale myślę, że nie byłby on aż tak duży (????) i chyba jest podany ze sporym zapasem przez producenta. To taka intuicja - sam nie znam się za bardzo na tym

.

aster11 · Answer

Rzeczywiście pierwotnie myślałem o układzie podłączenia akumulatora takim, jaki zaproponował speedy9, ale bez diody szeregowej z rezystorem. Faktycznie układ ten ma w stosunku do propozycji 1rycho dwie zalety:

1. Przywraca zasilanie układu zaraz po pojawieniu się napięcia głównego, niezależnie od stanu akamulatora.

2. Uniemożliwia całkowite rozładowanie akumulatora - ale tylko w przypadku obecności diody szeregowej z rezystorem - a wy proponowaliście później, żeby ją jednak usunąć. Ta dioda jest jednak potrzebna we wspomnianym celu - i nic ona nie przeszkadza, jeżeli napięcie akumulatora jest znacznie mniejsze od napięcia ładującego np. 5V/2.4V, wartością rezystora można wtedy skorygować obecność/nieobecność tej diody.

Pozdrawiam !! !! !!

---------------------------------------------------------------------------

P.S.

W przypadku PCF8583 a tym bardziej PCF8563 wątpię, aby warto było się szczególnie trapić o zabezpieczenie przed całkowitym rozładowaniem, gdyż układy te dla napięć rzędu 1V i niższych pobierają znikomo małe prądy (no chyba że układ ma być podtrzymywany przez całe miesiące). Jednak w sytuacji bardziej "prądożernego" układu (pracujący mikrokontroler, itp.) na pewno trzeba o to koniecznie zadbać.

speedy9 · Answer

Tak, to prawda, aby zapobiec nadmiernemu rozładowywaniu akumulatora wszystkie 3 diody są potrzebne.

Jarkon · Answer

A co powiecie na taki układ? ACC ładuje się przez R ograniczający I, a po zaniku Vcc ACC zasila PCFa, a na R nie odkłada się praktycznie żadne napięcie, bo PCF pobiera góra 20uA.

speedy9 · Answer

Weź pod uwagę, że w takim układzie akumulator może się zupełnie rozładować (wcześniej była już o tym mowa). Przecież prawie identyczny układ zaproponował 1rycho i obawiam się, że ma podobne wady.

Promuję tematy:
22.04.2024 Zakończenie produkcji mikroprocesora Zilog Z80 po 48 latach!

BogdanS · Answer

Do podtrzymania pracy PCF8583 używam CR2032. Łączny czas pracy z takiej baterii to ponad 6 lat. Żywotność takiej baterii to ok. 10 lat. Rozwiązanie takie stosuje od kilku lat. Żadnych problemów.

busior · Answer

Mam pytanie związane z układem zaproponowanym przez użytkownika speedy9. Buduję właśnie urządzenie, w którym PCF ma być podtrzymywany akumulatorem. Niestety elektronika nie jest moją mocną stroną Czy układ ten może też słuzyć do ładowania akumulatora NiMH? Czy ktoś mógłby mi podpowiedzieć jaka powinna być wartość rezystora dla akumulatora 60mAh 3,6V? W układzie mam Vcc = 5V.

nomar600 · Answer

witam. buduje podobny uklad ale mam problem. chodzi o diode od strony vcc. jesli podlacze uklad przez te diode zegar pcf8583 chodzi okolo 2 razy szybciej! jesli zastapie ja zwora wszystko jest wporządku. Pszy zasilaniu pszes diode na nóżce VCC PCF-a napiecie wynosi ponad 4,6V. nie mam pojecia o co chodzi tym bardziej ze w datacheet do PCF8583 podane jest ze uklad z magistrala i2c moze pracowac przy napieciu 2,5 - 6 V. sprawdzalem dwa rozne uklady. Nie mam pojecia o co chodzi. Pomocy

Dodano po 46 [minuty]:

okej. udalo mi sie rozwiazac ten problem. moze ktos tez ma podobny to sie pszyda co napisze. kondensator (ten 33pF) ma byc podpiety bezposrednio do 8 nóżki. pszy podpięciu bezpośrednio do zasilania lub do masy układ spieszy 2 razy.
Co ciekawe gdy układ nie jest zasilany przez diode nie ma znaczenia czy kondensator jest podpięty do VDD czy do masy. pozdro600

Jak doładowywać baterię podtrzymującą RTC PCF8583 w układzie mikroprocesorowym?

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6

Post #7

Post #8

Post #9

Post #10

Post #11

Post #12

Post #13

Post #14

Post #15

Post #16

Post #17

Post #18

Post #19

Post #20

Post #21

Post #22

Post #23

Post #24

Post #25

Podsumowanie tematu