超级电容(法拉电容)和实时时钟

介绍了高精度模数转换器ad7671的工作原理,并在此基础上阐述了基于ad7671和tms320vc5402进行高速高精度数据采集的实现方法,同时给出了硬件电路的电路图和相应的调试程序。
涓流充电时钟芯片是一个可编程3线串行接口时钟芯片,可用超级电容或可充电电池备份系统的时间和日期,还提供31字节的非易失sram用于数据存储。由ds1302和超级电容构成的电源备份电路,ds1302的vcc2接主电源,vcc1接超级电容正极。针对不同的电源备份系统,如可充电的镍氢电池、镍镉电池,还有容量不同的超级电容,ds1302专门提供了可编程涓流充电电路,以适应不同的充电电流要求,充电电路如通过设置电路内的ds和rs控制位,可设置不同的最大充电电流imax。例如控制字是10100101,则表示选通了一只二极管,同时选通阻值为2kω的r1,imax计算公式如式1,式中的vdrop是二极管的电压降。
imax=(vcc2-n·vdrop)/rn=1,2(1)
表1列出了imax计算值,对应vcc2的值是4.5v、5.0v、5.5v,有1只二极管和2只二极管两种情况,电阻值为2kω、42kω和82kω。
充电过程
作为电源备份的元件,超级电容的充、放电特性是关注的重点,结合ds1302的可编程充电电路,在下面给出充电时电压v(t)及电流i(t)与时间的函数及放电时电压v(t)与时间的函数。
超级电容端电压与时间的函数可表示为式2。
v(t)=vmax[1-e(-t/rc)](2)
v(t)为超级电容端电压,vmax等于vcc2减去n·vdrop,r为内部涓流充电电阻,c是超级电容的容量。超级电容两端电压充电到vmax的95%
充电电流与时间的函数可表示为式3。
i(t)=vmax/r·e(-t/rc)(3)
i(t)为充电电流。
放电过程
要知道ds1302使用超级电容放电的时间,则需要了解ds1302的特性参数
icc1t(时间保持电流),icc1t呈线性变化,这意味着ds1302可以表示为阻性负载rl,超级电容通过此负载来放电。根据ds1302数据手册,在vcc1为2.5v时,icc1t为0.3μa,这样rl约为8.3mω。在不考虑超级电容自放电影响的情况下,超级电容放电特性可表示为式4。
v(t)=vmax·e(-t/rlc)(4)
rl为ds1302负载阻抗。电容放电至2v,根据上面公式计算的放电时间
本文介绍了实时时钟ds1302与超级电容的应用实例,有助于设计人员使用超级电容完成时钟保持、数据保持等电路的设计。lw

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