Ayuda con la protección de pérdida de potencia mediante condensador

El diseño de un circuito almacenará datos de registro en una tarjeta SD. La información vendrá de un circuito principal en el que este se conecta. El circuito principal suministrará 5V a mi tarjeta secundaria. La tarjeta secundaria usa una MCU que funciona a 3.3V, así que solo estoy usando un par de diodos para reducir el voltaje de 5V.

MI DESAFÍO ES: en el caso de una falla de energía, quiero que el MCU en mi tarjeta secundaria pueda detectar la pérdida de energía principal y luego descargar inmediatamente los datos de su RAM a la tarjeta SD y luego dejarlo inactivo antes de que se apague . Al escribir en una tarjeta SD, puede causar daños si pierde energía en medio de un procedimiento de escritura.

Estoy pensando en usar un gran condensador para amortiguar la potencia por un momento. Sé que hay algunos IC de Supervisor MCU por ahí que harían un buen trabajo, pero están destinados a casos en los que necesita mantener la energía durante días. Solo necesito un segundo o dos como máximo. Pero tengo que tener cuidado de no dejar que el MCU "parpadee" a medida que la potencia del condensador disminuye por debajo del umbral del IC. ¿Alguien tiene un esquema o puede ofrecer alguna sugerencia de cómo debo hacer esto?

Esto es lo que tengo hasta ahora ... (la tapa de .5F es mi condensador de respaldo de energía)

¿Usando diodos para bajar el voltaje? Yuck Use un regulador de 3.3V. Es justo lo que hay que hacer. Usted y / o sus clientes estarán contentos de haberlo hecho.

Tienes la idea correcta, en general. Use una gorra enorme, aunque .5F podría ser demasiado grande.

En lugar de usar un comparador, puede usar un divisor de voltaje y ejecutar la salida en uno de los pines de interrupción al cambiar del PIC. Configure el divisor de modo que la entrada esté un poco por encima del máximo Vih cuando el 5V esté activo. Esto tiene la ventaja adicional de también bajar los 5V más rápido una vez que se elimina la fuente.

También puede intentar usar una batería y un Power Mux. Cuando el 5V desaparece, el mux cambiará a la energía de la batería. http://focus.ti.com/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=422&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T

Como dicen ajs410 y Thomas , usar gotas de diodo para pasar de 5V a 3.3V es una mala idea ™. Eso es porque, a pesar de lo que le han dicho en la escuela, el voltaje de un diodo es todo menos constante. Las 3 gotas de diodo pueden darle aproximadamente cualquier cosa entre 2.3V y 3.2V, lo que puede o no ser demasiado bajo para su$\mu$C o tarjeta SD.
Comenzaría por reemplazar D4 con un tipo Schottky como un BAT54 , que tiene una corriente de fuga baja de <1$\mu$Un tipico. Esto nos dará unos cientos de mV adicionales para el condensador de memoria intermedia.

Luego está la fuente de alimentación de 3.3V. Use un LDO de baja corriente de tierra , como el Microchip MCP1703 , que tiene una corriente de tierra de solo 2$\mu$R. (El Seiko S-812C40 es uno de mis favoritos y tiene especificaciones aún mejores, pero parece tener poca disponibilidad para cantidades bajas).

Entonces desea detectar la pérdida de su fuente de alimentación de 5V. Para esto, generalmente uso un MAX809 . Esto creará una señal de salida baja cuando su voltaje de entrada caiga por debajo de cierto umbral. Para un umbral de suministro de 5V, hay voltajes disponibles de 4.63V, 4.55V y 4.38V. La salida del MAX809 va a su$\mu$Pin de interrupción de C , para que se le avise de inmediato cuando caiga el 5V, y pueda escribir el búfer en la tarjeta SD sin demora.

Ahora solo queda 1 punto: el tamaño del condensador buffer . Necesita saber cuánta corriente está extrayendo del suministro de 3.3V cuando escribe en la tarjeta SD. Asumamos que esto es 20mA. El voltaje del condensador disminuirá linealmente cuando se dibuja una corriente constante:

$\Delta V = \dfrac{I \times t}{C}$

o

$C = \dfrac{I \times t}{\Delta V}$

Supongamos además que necesita 100 ms para escribir el búfer en la tarjeta SD. Entonces la única variable restante es$\Delta V$. Comenzamos con 5V menos 1 caída de diodo Schottky, dando 4.5V. La caída de voltaje mínima para el MCP1703 es de 725 mV, por lo que podemos bajar a 4 V, y$\Delta V$= 0.5V. Entonces

$C = \dfrac{20mA \times 100ms}{0.5 V} = 4000 \mu F$

Ahora, los valores que utilicé son estimaciones aproximadas, y tendrá que hacer el cálculo con los números correctos, pero la estimación indica que es posible que ni siquiera necesite el supercap 0.5F después de todo, aunque le da un margen de seguridad serio. Por ejemplo, tendría 10 segundos en lugar de 100 ms para vaciar el búfer en la tarjeta SD.

(la caída del Seiko S812C es de solo 120 mV, por lo que duplicará la disminución de voltaje permitida y, por lo tanto, el tiempo disponible).

Una solución a esto es usar los comparadores de su microcontrolador.

No mencionó qué microcontrolador está utilizando, por lo que solo podemos adivinar si realmente tiene comparadores en el chip. Si su micro tiene una referencia de voltaje, aún mejor.

Pero suponiendo que lo haga, puede configurar una interrupción para saltar a un ISR. El ISR podría cambiar el reloj (si es posible) a una rutina de baja potencia y luego apagarse. Si está ejecutando a baja frecuencia, es posible que tenga mucho más tiempo para realizar el guardado; sin embargo, la compensación es que el guardado lleva más ciclos.