Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik STM32 VBAT über Gold CAP


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von Prodo (Gast)


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Hallo Leute,

Möchte bei einem STM32F405 die RTC über einen Goldcap puffern.

1. Stimmt die Schaltung so, wie im Anhang?

2. Wie lange in etwa wird die RTC gepuffert.
Habe gelesen, das ab 1,8V die RTC nicht mehr stimmt.

von Jim M. (turboj)


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Prodo schrieb:
> 1. Stimmt die Schaltung so, wie im Anhang?

Ohne den Rest kann das niemand mit Bestimmtheit sagen. Die Diode 
zwischen dem Goldcap und VBAT würde ich weglassen.

Prodo schrieb:
> 2. Wie lange in etwa wird die RTC gepuffert.

Das dürfte primär von den Leckströmen der Diode und des Goldcaps 
abhängen.

von (prx) A. K. (prx)


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Wozu ist die rechte der beiden Dioden gut?

von Jim M. (turboj)


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Was mir grade auffällt: Deine Diode hält nur 70 mA aus. Da muss 
eventuell ein Vorwiderstand vor den Goldcap.

von Prodo (Gast)


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Die rechte ist dazu gut, wenn der STM32F407 Spannung erhält, geht der 
VBAT kurz auf High (datenblatt), weil die interne Verbindung von 3.3V zu 
VBAT hergestellt wird.
Währe die Diode nicht da, würde der Goldcap über den Portpin geladen !

Werde nochmals 50R zwischen 3.3V und der Diode hängen.

Hat jemand Erfahrungswerte der Pufferzeit?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Prodo schrieb:
> Hat jemand Erfahrungswerte der Pufferzeit?

Die Rechenaufgabe ist nicht so schwer. 1 Farad speichert bei 1 Volt eine 
Amperesekunde = 1 Coulomb.
http://de.wikipedia.org/wiki/Farad
Jetzt musst du nur noch wissen, wie voll dein C am Anfang ist, wann 
Schluss ist mit der Funktion der RTC und wieviel Strom sie verbraucht.

von (prx) A. K. (prx)


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Prodo schrieb:
> Währe die Diode nicht da, würde der Goldcap über den Portpin geladen !

Inwiefern ist das ein Problem? Das ist doch wohl nur bei 
Lithium-Primärzellen von Bedeutung, da die nicht geladen werden dürfen.

von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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Schon etwas älter... Aber mir stellt sich gerade die selbe Frage...

Ich möchte die RTC mit 10F/2,7V puffern, da dachte ich an folgendes:

2,4V ---|>---[100R]---||--- GND
zwischen dem 100Ohm Widerstand und dem Kondensator gehe ich ab und auf 
VBAT.

Wenn nun jedoch der Pin den Kondensator lädt, habe ich ja erstmal einen 
Kurzschluss, oder?

Wenn da noch eine Diode mit rein muss, denke ich darüber nach, einfach 
zwei 10F/2,7V in Serie und die Kondensatoren dann auf die 3,3V 
Versorgung der Schaltung zu laden.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Nils S. schrieb:
> Wenn nun jedoch der Pin den Kondensator lädt, habe ich ja erstmal einen
> Kurzschluss, oder?

Welcher Pin? Wo Kurzschluss? Ich kann deinen Gedankengängen leider nicht 
folgen ...

Die Schaltung von dir ist aber schon in Ordnung, das wird üblicherweise 
so gemacht.

Nils S. schrieb:
> Wenn da noch eine Diode mit rein muss, denke ich darüber nach, einfach
> zwei 10F/2,7V in Serie und die Kondensatoren dann auf die 3,3V
> Versorgung der Schaltung zu laden.

Ähm, ha, wie bitte? Versteht das jemand, was er meint?

von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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Falls der VBAT-Pin den Kondensator auch laden will, müsste das mit einer 
Diode verhindert werden. Dann würde ich, wegen dem Spannungsabfall, 
lieber von 2,4V auf 3,3V gehen mit der skizzierten Schaltung.

Ich denke, ich werde das dann so machen, danke!

: Bearbeitet durch User
von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Nils S. schrieb:
> Falls der VBAT-Pin den Kondensator auch laden will, müsste das mit einer
> Diode verhindert werden. Dann würde ich, wegen dem Spannungsabfall,
> lieber von 2,4V auf 3,3V gehen mit der skizzierten Schaltung.

Auch wenn er wollen würde, der VBAT kann es nicht ... Das ist ein 
Eingang - nichts weiter.

Mach es einfach so wie im Bild im Anhang.

Statt 22R würde ich allerdings 100R verwenden. Und statt 1F verwendest 
du 10F.

von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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Mampf F. schrieb:
> Auch wenn er wollen würde, der VBAT kann es nicht ... Das ist ein
> Eingang - nichts weiter.

Ah, das ist gut.

Ja so in etwa dachte ich mir das auch und wenn ich mit der Spannung 
unter 2,7V bleiben kann, reicht auch einer dieser Kondensatoren.

Danke.

von eagle user (Gast)


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Mampf F. schrieb:
> Auch wenn er wollen würde, der VBAT kann es nicht ... Das ist ein
> Eingang - nichts weiter.

Nicht unbedingt; es mag auch von uC zu uC verschieden sein.
Aus dem RM0033 vom F205:
1
During the startup phase, if VDD is established in less than
2
tRSTTEMPO (Refer to the datasheet for the value of tRSTTEMPO) and
3
VDD > VBAT + 0.6 V, a current may be injected into VBAT through an
4
internal diode connected between VDD and the power switch (VBAT).
5
6
If the power supply/battery connected to the VBAT pin cannot support
7
this current injection, it is strongly recommended to connect an
8
external low-drop diode between this power supply and the VBAT pin.

Und wenn die externe Schaltung diesen Strom verträgt, wird die interne 
Diode überlastet.

Nils S. schrieb:
> Ja so in etwa dachte ich mir das auch und wenn ich mit der Spannung
> unter 2,7V bleiben kann, reicht auch einer dieser Kondensatoren.

Ja, wenn... Wie stellst du das sicher? Wenn das C geladen ist fließt nur 
noch der Leckstrom. (3.3V - Diode) ergibt bei so kleinem Strom über 3 
Volt.

von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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eagle user schrieb:
> Wie stellst du das sicher?
Mit einem weiteren Spannungsregler, der sowieso in der Schaltung sitzt 
und auf GND bezogen 2,4V rausgibt.

von Christopher J. (christopher_j23)


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Nils S. schrieb:
> eagle user schrieb:
>> Wie stellst du das sicher?
> Mit einem weiteren Spannungsregler, der sowieso in der Schaltung sitzt
> und auf GND bezogen 2,4V rausgibt.

Je nachdem was du für einen Controller hast, hast du dann aber nicht 
mehr viel Luft. Der F1 braucht zum Beispiel an V_BAT min. 2,0V und wenn 
du dann noch ein bisschen Sicherheitsreserve willst und mit 2,1V 
rechnest, dann könntest du effektiv die dreifache Laufzeit erreichen 
wenn du zwei Goldcaps in Serie hängst und diese bis auf 3,0V auflädst, 
weil "Kuh gleich Kuh" ;)
Bei einem L4 sieht es dann schon wieder anders aus, weil da V_BAT bis 
1,55V runter gehen darf.

von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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Christopher J. schrieb:
> dann könntest du effektiv die dreifache Laufzeit erreichen
> wenn du zwei Goldcaps in Serie hängst und diese bis auf 3,0V auflädst,

So habe ich es mittlerweile auch gemacht. Danke.

von Uwe B. (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)


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Wo ist der Vorteil einen GoldCaps ggue eine Lithiumzelle w z.B. CR2032 
in der Stm32 VBat Anwendung?

von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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Die lagen bei mir herum....

Eine Zelle ist weniger Schaltungsaufwand. Die Caps werden geladen und 
halten in 10 Jahren die Zeit hoffentlich immer noch.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Nils S. schrieb:
> Die Caps werden geladen und
> halten in 10 Jahren die Zeit hoffentlich immer noch.

Nicht mit einer Ladung :)

Hatte letztens feststellen dürfen, dass 100.000µF gerade mal für 2-3 
Tage bei einer Stromentnahme von ca 2µA reicht :/

Hat nicht gereicht, hab dann eine CR2032 eingebaut^^

: Bearbeitet durch User
von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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Die Uhr hängt ja auch 10 Jahre - 3 Stunden dann am Netzteil. Ich damit 
überbrücke ich Stromausfall. Eine Zelle ist in 10 Jahren wahrscheinlich 
hin. Die Caps halten dann hoffentlich noch - natürlich nur eine 
begrenzte Überbrückungszeit, WENN geladen ;)

von Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)


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Das wichtigste ist Dioden zu verwenden die einen möglichst geringen 
Leckstrom haben. z.B. SMMSD701T1G (13nA) oder BAS516 (30nA)
Die meisten kleinen Dioden haben 1-2µA. Eine Diode mit Leckstrom 0 gibt 
es leider noch nicht.

von Stefan F. (Gast)


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Die gute alte 1N4148 eignet sich ebenso gut. Bei 20V hat sie 25nA aber 
bei 3V ist es erheblich weniger.

von Christopher J. (christopher_j23)


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Markus M. schrieb:
> Das wichtigste ist Dioden zu verwenden die einen möglichst geringen
> Leckstrom haben. z.B. SMMSD701T1G (13nA) oder BAS516 (30nA)

Das sind durchaus interessante Bauteile. Ich dachte immer das 
Schottky-Dioden grundsätzlich einen deutlich höheren Leckstrom hätten 
als z.B.

Stefan U. schrieb:
> Die gute alte 1N4148

Bei der von Mampf angehängten Schaltung kann man ja spannungstechnisch 
durchaus noch ein bisschen was herauskitzeln wenn man eine Schottky 
verwendet. Habe aber gerade mal nachgeschaut und die BAS516 hat auch 
schon eine V_F von 0,7V bei 1mA. Die SMMSD701T1G dagegen begnügt sich 
mit 0,4V bei 1mA. Sehr edel das Teil aber für eine Diode auch nicht ganz 
billig (0,10€/St. bei 3000 St.).

von Nop (Gast)


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Prodo schrieb:

> 1. Stimmt die Schaltung so, wie im Anhang?

Wie ja schon gesagt wurde, die rechte Diode ist unnötig, aber zu der 
ersten ein Vorwiderstand muß sein. Der muß ausreichen, daß bei völlig 
entladenem Cap der Ladestrom die Diode nicht weggrillt. Und natürlich, 
daß die Spannungsquelle an der 3.3V-Schiene den nötigen Strom liefern 
kann, um dem µC beim Hochlaufen zu betreiben und auch noch den Goldcap 
zu laden.

> 2. Wie lange in etwa wird die RTC gepuffert.
> Habe gelesen, das ab 1,8V die RTC nicht mehr stimmt.

Ich nehm das, um das Backup-RAM und die RTC-Register über Stromausfall 
zu nutzen. Goldcap mit 1F, hält praktisch etwa eine Woche. Als Diode ne 
BAT46 mit 0.5µ Leckstrom.

Wenn Du V_BAT auf 3.3V hast und nur RTC haben willst (also nicht das 
Backup-SRAM), dann rechne mit etwa 1µA Stromaufnahme bei 25°C. Wenn man 
also statt einer BAT46 eine ideale Diode ohne Leckstrom nähme, würde das 
die Laufzeit um 50% verlängern. In eine andere Größenordnung kommt man 
da also nicht.

Wobei ich einen Goldcap für 5V / 85°C nehme. Den nutze ich nur mit 3.3V, 
aber die Dinger halten länger, wenn man sie nicht auf 100% lädt, und 
85°C, weil diese Typen auch bei geringen Temperaturen länger halten als 
die 75°C-Typen.

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