RTC con supercap?

Estoy diseñando un tablero de prueba de microcontrolador basado en ATmega. Una de las características que quiero incluir es un reloj de tiempo real con un IC Maxim DS1307 . Sin embargo, en lugar de incluir un respaldo de batería de celda de moneda tradicional, quiero usar un supercondensador realmente pequeño.

El consumo de energía del DS1307 es típicamente de alrededor de 500nA en modo de respaldo. Panasonic hace un supercap 0.015F 2.6v realmente pequeño que parece funcionar. ¿Cómo puedo estimar cuánto tiempo se ejecutará el RTC en este supercap?

Al igual que David dice que los supercaps pierden su carga en cierta medida, lo cual es principalmente un problema durante períodos de tiempo más largos. Hagamos los cálculos necesarios ignorando la fuga.
La caída de voltaje a través de un condensador a una corriente constante está dada por

$\Delta V = \dfrac{I \cdot \Delta T}{C}$

o reorganizar por tiempo:

$\Delta T = \dfrac{C \cdot \Delta V}{I}$

$V_{BAT}$ es típicamente 3V, pero para el supercap dado es máximo 2.6V. El mínimo para el RTC es de 2V, por lo que la caída de voltaje permitida es de 0.6V. Completando los otros números esto da

$\Delta T = \dfrac{0.015F \cdot 0.6V}{500 nA} = 18000 s = \mbox {5 hours}$

que no es muy largo, pero también elegiste un supercap bastante pequeño. Un límite de 1F / 3V aumentaría su tiempo a 23 días, pero allí tendríamos que tener en cuenta la fuga del límite, por lo que en la práctica esto puede ser de una semana a quince días.

editar
Solo elegir el RTC y el supercap correctos mejorará drásticamente la longevidad. El PCF2123 RTC puede funcionar a 1.1 V, y un supercap PAS311HR no solo tiene una capacitancia más alta de 30 mF, sino que también puede operar a 3.3 V. Luego la ecuación se convierte en

$\Delta T = \dfrac{0.030F \cdot 2.2V}{110 nA} = 18000 s = \mbox {167 hours}$

o poco menos de una semana. Un límite de 1F / 3.3V sería bueno por 7 meses, o probablemente 2 a 3 meses teniendo en cuenta la autodescarga.

En la práctica, es difícil estimar cuánto tiempo se ejecutará el RTC en el límite. El problema es que los supercaps a menudo tienen una corriente de fuga alta, a menudo más alta que el RTC. Notarás que la hoja de datos de Panasonic ni siquiera menciona la corriente de fuga, y sus aplicaciones recomendadas no necesitan respaldo RTC por más de una semana o mes.

No pude encontrar ningún supercaps que realmente enumere esta especificación. Lo mejor que pude encontrar fue una tapa de NEC-Tokin que decía después de 24 horas una tapa de 5v autodescargada a no menos de 4.2 voltios con la que no estaba conectada.

Una vez usé un supercap de 5v y 5 faradios en un RTC (olvidé el chip, y esto fue hace 10 años), y el tiempo de respaldo fue de alrededor de 7 u 8 meses. Esto fue significativamente más bajo de lo que calculé simplemente usando la especificación de consumo de corriente máxima del chip RTC y el valor de capacitancia de la tapa. Si recordaba correctamente, calculé algo así como 1.5 a 2.0 años.

Antigua pregunta, pero otra idea que me gustaría compartir

Supongo que las personas querrán cargar el supercap cuando la fuente de alimentación normal esté encendida, y eso traerá diodos a la curcuit, (ver imagen) reduciendo la energía almacenada efectiva que su RTC puede usar, con una cantidad significativa que nadie mencionó hasta ahora aquí.

Lo encontré en la partícula.io También mencionan que el micro STM no tolera la corriente de hundimiento de la entrada VBAT cuando: comienza a cargar la tapa que está por debajo de Vin-0.6V. La mayoría de los RTCC discretos también son así, así es como se necesita D2. La razón D1 es bastante obvia, solo desea que el RTCC use la energía almacenada del supercap.

Elegir Schottky será una compensación (una vez más). Cuanto menor sea el voltaje directo que elija, lo más probable es que sea mayor la corriente de fuga inversa. Por ejemplo, un BAS-40 (puede encontrar dos configuraciones en serie en SOT-23, con postfix "S") tendrá una caída de voltaje de 0.4V si carga la tapa con 10mA a 25C (vea la hoja de datos ), y se escapará en el orden de 0.1 uA a temperaturas normales. Si elige otro schottky, la fuga puede ser fácilmente diezcientos veces mayor. Eso puede explicar el valor que Kasi midió en la respuesta anterior.

Estamos utilizando Supercapacitors en nuestro producto para RTC de respaldo. La corriente de fuga del supercondensador es de casi 1uA. No puede soportar un RTC ni siquiera por un solo día. Máximo de 12 a 15 horas solamente. Pero se puede cargar menos de 5 horas. Esa es una de las ventajas.