Servus,
ich habe hier ein nicht allzu triviales Problem und bräuchte mal euer
Fachwissen:
Ich habe eine 5V Versorgungsspannung für einen PMIC der wiederum einen
Mikrocontroller (ARM Cortex) versorgt.
Das Problem ist, wenn die 5V Spannung plötzlich einbricht (z.B. Netzteil
abschalten) und der Prozessor gerade unter Volllast läuft
(Stromverbrauch 400mA), schafft der PMIC es nicht, die Spannungsschienen
des Cortex sauber sequentiell herunterzufahren. Dies führt auf Dauer zur
Beschädigung des Prozessors.
Dies möchte ich verhindern, indem ich einen Kondensator an die 5V
Versorgung hänge, der im Fall der Fälle genügend Energie liefert, damit
der PMIC sauber abschalten kann. Der PMIC hat eine undervoltage
protection, diese löst aus, wenn die Spannung unter 3,5 V fällt
(Verzögerung 6ms).
Meine Frage wäre nun, wie ist so ein Kondensator zu dimensionieren? Im
Prinzip müsste die Eingangsspannung des PMIC nach Abschalten des
Netzteils auf 3,5 Volt sinken und dürfte dann innerhalb von 6ms max. um
ca. 200mV sinken, damit der PMIC sauber abschaltet.
Ich hätte mit folgender Formel gerechnet:
C = -I*t / (Vmin - Vo) = 400mA*6ms / 0,2V = 12mF
Bin um jeden Vorschlag dankbar!
Strom sparen ist in dem leistungsfähigen System schwer möglich, zudem
ich den worst case betrachten muss. Früher detecten geht leider auch
nicht, da der PMIC die Schwelle fest vorgibt und ein austausch des Chips
auch nicht machbar ist.
Ich hatte mir überlegt, dass man höchstens den Mikrocontroller resetten
kann, wenn man merkt dass die Spannung einbricht, dann wäre die
Stromaufnahme niedriger. Hier wäre noch meine Frage, ob es den
Mikrocontroller irgendwie schützt, wenn er sich im Reset befindet und
die Schienen alle gleichzeitig (also out of spec) abgeschaltet werden.
Leider gibts dazu keine Info im Datenblatt. Cortex A8.
Du könntest die benötigte Kapazität erheblich reduzieren indem du den
Versorgungsausfall sofort detektierst.
Also mit einem ADC vor dem Kondensator (eventuell mit einer Schottky
Diode (damit du nicht die Spannung des Kodnensators misst)) und nicht
der internen Untervoltage detection.
EDIT: Btw. kommt denn kein Goldcap in Frage? Für die sind 12mF ja
nichts.
Alex G. schrieb:> Du könntest die benötigte Kapazität erheblich reduzieren indem du den> Versorgungsausfall sofort detektierst.
Ja, guter Einwand. Dann muss ich dem PMIC aber auch mitteilen, dass er
herunterfahren soll, richtig? Es gibt leider kein Signal, das solch
einen shutdown auslösen kann. Oder denke ich hier falsch?
Alex G. schrieb:> EDIT: Btw. kommt denn kein Goldcap in Frage? Für die sind 12mF ja> nichts.
Ja, wäre eine Möglichkeit. Eventuell Platzproblem, habe daher mal die
AVX BestCaps angeschaut, die gibt es klein und flach (z.B.
BZ055B2037SB).
Tobias Meier schrieb:> Alex G. schrieb:>> Du könntest die benötigte Kapazität erheblich reduzieren indem du den>> Versorgungsausfall sofort detektierst.>> Ja, guter Einwand. Dann muss ich dem PMIC aber auch mitteilen, dass er> herunterfahren soll, richtig? Es gibt leider kein Signal, das solch> einen shutdown auslösen kann. Oder denke ich hier falsch?
Kenne mich mit diesem System nicht grade aus. Aber wie wird denn das
System normalerweise runtergefahren? Also wenn ein Nutzer einen Knopf
dazu drückt o.ä.
Oder dauert das erheblich länger als die "Notabschaltung" mit der du
kalkulierst?
Normalerweise läuft der Shutdown über den Cortex, der dann dem PMIC
mitteilt, dass heruntergefahren werden soll. Das dauert zu lange.
Alternativ hat der PMIC einen Powerbutton input, allerdings muss der 8s
auf LOW gezogen werden, damit der PMIC einen hard shutdown auslöst. Die
einzige schnelle Möglichkeit sind die 3,5V unterspannung, dann klappts
in 6ms.
Puh, das klingt nach doofem Design...
Denke mal die ARM/PMIC Kombi ist eher für Akkubetriebene Geräte gedacht?
Reicht es wenn die Unterspannung nur für <1ms anliegt?
Eventuell kann man dem das Vorgaukeln indem eine leere Kapazität schnell
geladen wird oder so.
Wäre allerdings eine sehr unsaubere Methode.
Btw. Solch ein Platzmangel in einem netzteilbetriebenen Gerät das solch
eine Rechenleistung hat?
Um was für ein Gerät handelt es sich denn, wenn man fragen darf?
Du wirst es nicht glauben aber es geht hier um einen Beaglebone!
Das Problem ist leider bei den Bones weit verbreitet. Auch der
Akkubetrieb funktioniert bei den Teilen wegen einem Hardware Bug nicht
wirklich (3,3V Regulator bug).
Achsoo...
Dachte auch schon an nen Raspi oder Ähnlichem.
Auf dem Beaglebone sollte aber zwischen den Bauteilen aber genug Platz
für ein Goldcap sein. Sowas ist ja nicht größer als ein USB Anschluss.
Baust du wirklich ein Gerät das man mehrmals am Tag per Stecker-Ziehen
ausschaltet (beim normalen Ausschalten, kann der Cap ja geladen
bleiben)?
Dann such dir besser eine andere Platform ohne solch merkwürdige Bugs...
EDIT: Moment, habe bei "Lebenszyklus" an lade- und Entladezyklen
gedacht.
1000h klingt in der Tat nach wenig, hast aber Recht, sos tehtd as in
manchen Datenblättern drin.
Hier lese ich aber was von über 7 jahren:
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0208301.htm
EDIT 2: Moment, diese 1000h Lebensdauer bezieht sich auf 70°C!
man sagt ja bei Kondensatoren allgemein die Lebensdauer verdoppelt sich
bei Reduktion um 10°.
Also bei 40 grad schon immerhin 8000h.
Alex G. schrieb:> EDIT 2: Moment, diese 1000h Lebensdauer bezieht sich auf 70°C!> man sagt ja bei Kondensatoren allgemein die Lebensdauer verdoppelt sich> bei Reduktion um 10°.> Also bei 40 grad schon immerhin 8000h.
Diese Info war gerade super hilfreich! Vielen Dank. Mir war klar, dass
es sich um 70 Grad handelt, allerdings wusste ich nicht, dass die
Lebensdauer sich bei niedrigerer Temperatur erhöht.
Leider kann ich nicht auf eine andere Plattform umsteigen :/
Die Verdopplung ist eher eine Faustregel, aber die Richtung stimmt auf
jeden Fall (mit Ausnahme von PC Festplatten die laut einer Google Studie
länger bei 40° leben als bei 36° aber das dürfte an den
Ausdehnungskoefizienten der Machanik liegen, dessen Design auf ~40°
ausgelegt ist).
Wundert mich dass die Datenblätter dieser Caps solch eher unrealistische
Bedingungen als Grundlage nehmen und nicht eine Verlaufskurve angeben.
Ich frage mich auch, wie die 1000h definiert sind? Bei manchen
Datenblättern liest man, Erwärmung auf 70 °C und gleichzeitiges Laden,
dann abkühlen und entladen. Aber keine Ahnung wie sich das verhält, wenn
man den Kondensator nicht jedes Mal entlädt?
Alex G. schrieb:> Du könntest die benötigte Kapazität erheblich reduzieren
...wenn Du den Kondensator übertrieben gesagt mit 50 Volt auflädst und
über einen 5 Volt DC-Converter entlädst.
