电容充放电时间计算
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电容充放电时间计算
硬件工程师在做一些仪表产品时,往往会面临一个“掉电保存”的问题。例如在数显电能表中,当突然发生外部电源断电时;MCU要在断电的一刹那,运行掉电中断服务程序,把电量数据或当前工作状态存到外部的E2PROM中。这样在下一次上电时,MCU就能从E2PROM中读取数据,或恢复断电前的工作状态。
在没有后备电池的应用中,这个动作只能通过大电容的短时间放电来完成。如果不考虑中断服务程序中执行指令的时间,仅仅普通24C02写一页(8字节)的编程时间最大就会达10ms;电容的放电时间最起码要比这个时间长,这样我们就需要计算电容放电的持续时间。
下面给出两个例子:
1、100uF的电容充上5V的电;之后用1mA恒流放电,多长时间能放干净(放到0V)?
2、100uF电容用1mA恒流放电,从2.8V放电到2.2V,需要多长时间?(实际中的例子:系统总工作电流为1mA;设置单片机2.8V进入掉电中断,2.2V发生低压复位;掉电中断程序必须在这个时间区内完成对24C02的写操作)。
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计算方法有很多,这里给出一个公式和计算过程:
根据电容上的电流和电压公式:。
因为恒流放电,ic恒定,uc线性变化;上面公式可改为:,可得,这个就是电容恒流充放电计算公式。
第1题,代入C=0.1mF,Ic=1mA,电压变化=5V,可计算出放电时间=500ms。
第2题,电压变化=2.8-2.2=0.6V,其他不变,可计算出=60ms;也就是从从2.8V 放电到2.2V,需要60ms。实际使用中如果掉电保存内容比较多,这个时间不够,那就把这个电容加大一点。
另外,电容恒流充电计算也是同样的过程。