ตัวเก็บประจุแบบธรรมดาใช้สำหรับบัฟเฟอร์แบตเตอรี่หรือไม่?

ฉันมีแอพพลิเคชั่นที่เรียบง่ายที่แหล่งจ่ายไฟ 6V, 2A DC กำลังขับเซอร์โวระดับมือสมัครเล่น 4 คน ในกรณีส่วนใหญ่นี่เพียงพอ แต่มีบางกรณี (เมื่อโหลดเซอร์โวทั้งหมดทันที) เมื่อฉันคิดว่าการดึงพลังงานจะเกิน 2A ในช่วงเวลาสั้น ๆ

แนะนำให้ฉันว่าฉันควรใช้ตัวเก็บประจุระหว่างแหล่งพลังงานของฉันและเซอร์โวเพื่อจัดการโหลดประเภทนี้ชั่วคราว น่าเสียดายที่ผู้แนะนำไม่ทราบว่าจะใช้งานจริงได้อย่างไร ฉันลองใช้ University of Google แต่ส่วนใหญ่จะมาพร้อมกับวิดีโอของตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ที่ใช้ในการระเบิดสิ่งต่างๆ

ใครบางคนสามารถชี้ให้ฉันในทิศทางที่ถูกต้องหรือให้ตัวอย่างวงจรที่เรียบง่ายของฉันว่าฉันจะทำเช่นนี้ มันง่ายเหมือนการต่อสายคาปาซิเตอร์เข้ากับตะกั่วที่เป็นบวกหรือไม่?

ฉันควรทำการคำนวณอะไรเพื่อกำหนดขนาดของตัวทำละลายที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่นถ้าฉันต้องการรักษาระดับสูงสุดของ 3A เป็นเวลา 5 วินาที

สรุปชุดย่อย:

I = กระแสเกินที่จะให้
T = เวลาเพื่อให้กระแสพิเศษนี้
V = แรงดันตกที่ยอมรับได้ในช่วงเวลานี้

C = ความจุใน Farad เพื่อตอบสนองความต้องการนี้
แล้ว:

• C = I x T / V

ในทางทฤษฎีและใกล้พอที่จะเป็นประโยชน์ในการใช้งานจริง:

• หนึ่ง Farad จะลดลงของแรงดันไฟฟ้าโดยหนึ่งโวลต์ในหนึ่งวินาทีกับโหลด 1 แอมแปร์

  ปรับขนาดตามต้องการ

ผลลัพธ์ไม่ได้เป็นกำลังใจ :-(

(1) จัดหาตัวเก็บประจุเพื่อทำทุกอย่าง

สำหรับกระแสเกินของแอมแปร์ให้ลดลงของโวลต์โวลต์ในช่วงเวลา T วินาที (หรือบางส่วน) ตัวเก็บประจุ C ที่ต้องการคือด้านบน)

• C = I x T / V <- Cap สำหรับ VIT ที่กำหนด

  ie เพิ่มเติมปัจจุบันต้องใช้ความจุมากขึ้น
  เวลาพักสายมากขึ้นต้องใช้ความจุที่มากขึ้น
  แรงดันไฟที่ยอมรับได้มากขึ้น = ความจุน้อยลง

หรือเสียกำลังใจให้ CIT คือเพียงแค่จัดเรียงใหม่

• Vdroop - (T x I) / C

หรือเวลาที่ Cap C จะถือ CIV ที่ได้รับเพียงแค่จัดเรียงใหม่ =

• เวลา = T = V x C / I

เช่นสำหรับ 1 แอมป์เกินพิกัดเป็นเวลา 1 วินาทีและโวลต์ 2 โวลต์

C = I x T / V = ​​1 x 1 x / 2 = 0.5 Farad = อืม

Supercaps อาจช่วยให้คุณประหยัดได้ตราบใดที่รองรับกระแสสูงสุดที่ต้องการ

โซลูชั่น SUPERCAP

วิธีแก้ปัญหา Supercap (SC) ดูเหมือนจะใช้ได้จริง

ซุปเปอร์แคป3F, 2.5Vเหล่านี้เป็นสต็อค exale จาก Digikey ราคา $ 1.86 / 10 และต่ำกว่า 85 เซนต์ในปริมาณการผลิต ราคา

สำหรับ 3F, 2.7V หน่วยอัตราการคายประจุ 1 วินาทีที่ยอมรับได้ถึง 1/2 Vrated คือ 3.3A ความต้านทานภายในอยู่ภายใต้ 80 มิลลิโอห์มช่วยให้ลดลงประมาณ 0.25V เนื่องจาก ESR ที่ 3A

สองในซีรีย์ให้ VF 1.5F และ 5.4V 3 ในซีรีย์ให้ 1 Farad, 8.1V Vmax, 3A ปลดเดียวกันและลดลง 0.75V เนื่องจาก ESR ที่ 3A

นี้จะทำงานได้ดีสำหรับการกระชากในสิบของช่วงวินาที สำหรับกรณี wort 3A ที่ระบุความต้องการ 5 วินาทีอาจต้องใช้ 15 Farad

ตระกูลเดียวกัน 10F, 2.7V $ 3/10, 26 milliohm ดูดี อนุญาตให้ปล่อย 10A สองในชุดหลบตาจาก 5.4 ถึง 5 โวลต์ที่ 3A ให้

T = V x C / I = 0.4 x 5 / 3 = 0.666 seconds.  

การเดินทาง.

(2) หาก droop ทำให้เกิดการรีเซ็ตระบบ ฯลฯ และสิ่งหนึ่งที่ต้องการหลีกเลี่ยงปัญหานี้ (เช่นเดียวกับ :-) มักจะเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประโยชน์คือการจัดหาแหล่งจ่ายไฟฟ้าย่อยสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีฝาปิด

เช่นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำเป็นต้องพูด 50 mA ต้องการเวลาในการรอสักครู่ = พูด 3 วินาที (!) droop ที่ยอมรับได้ = 2V พูด
จากข้างบน

• C = I x T / V = ​​0.05 x 3/2
  = 0.075 Farad
  = 75,000 uF
  = 75 mF (milliFarad)

นี่คือขนาดใหญ่ตามมาตรฐานส่วนใหญ่ แต่ทำได้ 100,000 ซูเปอร์แคปขนาดเล็กพอสมควร ที่นี่การค้างไว้ 3 วินาทีคือ "นักฆ่า" สำหรับการพูดแบบธรรมดามากขึ้น 0.2S dropout หมวกที่จำเป็นคือ

75,000 uF x 0.2 / 3 = 5,000 uF = เป็นไปได้มาก

(3) แบตเตอรี่ holdupขนาดเล็กสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อาจมีประโยชน์สำหรับเหตุผลที่ชัดเจน

(4) Boost converter: ในการออกแบบเชิงพาณิชย์ที่ใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ขนาด 4 x C เพื่อให้ 5V, 3V3 และแบตเตอรี่ขับเคลื่อนมอเตอร์ ต่ำกว่ามากเมื่อใช้งานมอเตอร์ (การออกแบบเบื้องต้นไม่ใช่ของฉัน) ฉันได้เพิ่มตัวแปลงบูสต์อินเวอร์เตอร์ที่มีพื้นฐานจาก 74C14 hex Schmitt CMOS เพื่อให้ 5V กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตลอดเวลารวมทั้ง 3V3 ที่ควบคุมด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ กระแสของการแปลงบูสเตอร์ที่สงบนิ่งและ 2 x LDO regs และอิเล็กตรอนภายใต้ 100 uA

E&OE - อาจมีบางอย่างผิดปกติที่นั่นทำง่าย ถ้ามีใครบางคนจะบอกฉันเกี่ยวกับมัน :-)

เพิ่ม:

คำถาม:มีคนแนะนำให้

• ฉันไม่แน่ใจว่าคุณกำลังตอบคำถามหลักของผู้ใช้

  หากต้องการหยุดไม่ให้แหล่งจ่ายไฟทำงานหนักเกินไปดูเหมือนจะไม่เป็นไปได้

  ไม่ใช่กรณีของการตัดแหล่งจ่ายไฟมันเป็นกรณีที่ต้องการอนุญาตให้กระแสสูงขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ (ตามลำดับ 5 วินาทีขึ้นไป)

  ดูเหมือนว่าจะเป็นกรณีที่ต้องการแหล่งจ่ายไฟอื่น

คำตอบ

ฉันเชื่อว่าฉันกำลังตอบคำถามอย่างสมบูรณ์ตามที่ถามแต่ฉันก็ตอบสิ่งที่ฉันเชื่อว่ามีแนวโน้มที่จะเป็นคำถามที่ใหญ่กว่าเช่นกัน

ดังนั้นดูเหมือนว่าจะมีการสัมผัสกันและวัสดุที่ไม่เกี่ยวข้องที่นี่
ฉันได้กล่าวถึงประเด็นที่ยังไม่ได้รับการตอบและคำถามที่ถามตามประสบการณ์ของตัวเองในแอพพลิเคชั่นที่คล้ายคลึงกันอย่างใกล้ชิดและตามความคาดหวังทั่วไป

ปัญหาคือ

• "เกิดอะไรขึ้นถ้าอุปสงค์เกินอุปทาน" และ

• "จะเกิดอะไรขึ้นถ้าอุปทานต่ำกว่าอุปสงค์"

สิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งหนึ่งและเหมือนกันในทางปฏิบัติ แต่อาจมีสาเหตุที่แตกต่างกัน

โปรดทราบว่าคำตอบของฉัน (1) พูดโดยเฉพาะ

• " นานกว่ากระแสของแอมแปร์"

และคำถามของเขาคือ

• "... แต่มีหลายกรณี (เมื่อโหลดเซอร์โวทั้งหมดทันที) เมื่อฉันคิดว่าการดึงพลังงานจะเกิน 2A ในช่วงเวลาสั้น ๆ

คือการจัดการกับกระแสเกินคือสิ่งที่เขาขอ
แต่กระแสเกินเกิดจากการโอเวอร์โหลดและเมื่อ "ต้นทุน" ของการพยายามจัดการกับกระแสเกินจะเห็น (0.5 Farad แคปหรืออะไรก็ตาม) มุมมองอาจเปลี่ยนไปเป็น "ทางออก" ที่ชัดเจนที่สุดถัดไปคือการยอมรับประสิทธิภาพของมอเตอร์ให้รางเลื่อนตก แต่รักษาแหล่งจ่ายไฟในท้องถิ่นเพื่อรักษาสติปัญญาของ eectronics อีกทางเลือกหนึ่งที่ฉันไม่ต้องใส่ใจคือการแก้ไขระบบโดยการลดอัตราเซอร์โวเมื่อทุกอย่างพร้อมกัน การยอมรับนี้ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน

เหตุผลที่เราสามารถลองแก้ไขสถานการณ์กระแสเกินในระยะสั้นได้คืออุปทานมีกำลังการผลิตเกือบตลอดเวลาและใช้เพื่อชาร์จแคปก่อนการเกิดไฟกระชาก แคปไม่ได้ผลิตกระแสไฟฟ้าพิเศษอย่างน่าอัศจรรย์เพียงแค่ประหยัดพลังงานสำรองสำหรับวันอันแสนวุ่นวาย

ในการจ่ายกระแสไฟฟ้าตัวเก็บประจุจะต้องสูญเสียแรงดันดังนั้นฉันจึงระบุขีด จำกัด ที่ยอมรับได้เช่นกัน ฉันคิดว่าคุณจะพบว่าหากคุณต้องการความต้องการของเขาเป็นตัวเลขแล้วเสียบเข้ากับสูตรของฉันว่าคำถามของเขาจะถูกตอบ

อีกครั้งในโพสต์ geometrikal

• แต่ไม่ใช่กรณีของ 6V * 3A * 5s คุณต้องการความจุมากพอที่จะหยุดการส่งออกจากการลดลงต่ำพอที่จะทำให้การส่งออกของแหล่งจ่ายไฟจะต้องเป็นเจ้าภาพในปัจจุบันมากขึ้น มันจะไม่เกิดขึ้นในทางที่ดี

สิ่งที่เกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของอุปทานดั้งเดิม
ลองนึกภาพการใช้งาน LM350 เอกสารข้อมูลที่นี่ นี่คือ LM317 เป็นหลักในสเตอรอยด์ เหมาะสำหรับเกี่ยวกับ 3A ในเงื่อนไขส่วนใหญ่และ 4.5a ในหลาย ๆ ลึกลงไปในใบสมัคร 3A รับประกัน รูปที่ 2 แสดงว่าดีสำหรับ 4.5A สำหรับค่า Vin-Vout 5 ถึง 15V ขึ้นอยู่กับในประเด็นอื่น ๆ สามารถวิ่งได้ใกล้ขีด จำกัด ปัจจุบันด้วยกฎระเบียบที่ดี ถ้าวิ่งที่ 3A และถ้าหล่นข้ามมันไม่สูงเกินไปและเป็น heatsunk ที่ดีมันจะไม่ร้อนและจะมีจุดสูงสุด 4.5A เป็นระยะ ๆ ทำสิ่งนี้บ่อยเกินไปและอุณหภูมิจะสูงขึ้นและมะเดื่อ 1,4,5 และสิ่งเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่ไม่ปรากฏจะส่งผลต่อพฤติกรรม ก่อนปิด Vout จะเริ่มลดลงที่จุดสูงสุดและตัวเก็บประจุบนเอาต์พุตจะช่วยให้โหลดได้ การเพิ่ม drOop และ peaks ที่ยาวขึ้นและตัวเก็บประจุจะถูกเรียกใช้เพื่อทำมากขึ้น หาก IC ตัดสินใจที่จะตัดออกไปสักครู่ (ซึ่งไม่น่าจะทำ) ตราบใดที่ T x I / C ไม่เกินแรงดันไฟฟ้าตกที่ยอมรับได้ตัวเก็บประจุจะทำงานทั้งหมด กู้คืน Iout เป็น 3A และตัวเก็บประจุจะชาร์จจนกระทั่งครั้งต่อไป

ปรากฎว่ามีหลายผลิตภัณฑ์ที่ทำเช่นนี้เพื่อรับ RC โดยทั่วไปแล้วพวกเขากำลังระบุไว้สำหรับการกำจัด brownouts หรือ undervoltages เนื่องจากสภาพปัจจุบันสูงเช่นล็อคเซอร์โวในช่วงเวลาสั้น ๆ

นี่คือตัวแทน ผู้ขายดำเนินการหลายรูปแบบด้วยความจุที่แตกต่างกัน

ชุดความจุ TURNIGY ช่วยป้องกัน "สีน้ำตาลเข้ม" รีเซ็ต Rx ของคุณหากเซอร์โวแอมป์ของคุณวาดแหลมหรือคุณมี Rx ผิดพลาด นอกจากนี้ยังจะช่วยลดภาระใน ESC BEC ของคุณและลดโอกาสที่จะเกิดข้อผิดพลาด เพียงเสียบเข้ากับช่องว่างใด ๆ บนตัวรับสัญญาณของคุณ

Operating Voltage : 3.2V - 11.1V (1s ~ 3s LiPo)
Capacitor voltage: 15v
Storage Capacity: 783333uf
Data on a 3A load spike typically seen when large retracts jam:
Supply 6v with a voltage drop to 4.7v over 0.88sec
Supply 6v with a voltage drop to 3.0v over 3.0sec (3.0v minimum voltage of the OrangeRx 6ch)

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=17100

ฉันพบแผ่นงานนี้เพื่อคำนวณแรงดันไฟฟ้าตก Sur เป็นทฤษฎี แต่ให้ความคิดที่ดี:

http://mustcalculate.com/electronics/capacitorchargeanddischarge.php?vfrom=5&vs=0&c=0%2C000470&r=33&time=0%2C1