超级电容是你的救星照样克星_电容_暗记

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①超级电容很小的体积下达到法拉级的电容量；

②无须特殊的充电电路和掌握放电电路；

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③和电池比较过充、过放都不对其寿命构成负面影响；

（图片来自网络侵删）

④超级电容器可焊接，因而不存在像电池打仗不稳定等问题等诸多的优点，常常被电子工程师用来做掉电保存、备用电源等，以达到设备掉电后连续保存数据、上报事宜等用场。
虽然超级电容光环无数，但也存在瑕疵：内阻大，在一些场合可能引发其他问题。
本文就先容一个由超级电容引发的白盒测试问题。

一、问题的起源

笔者最新作的一个项目，是一个户外监控产品，该产品的紧张功能是：安装在户外，视频监控周边情形，同时将采集到的视频上传给做事器，同时还必须具备一个核心的功能：一旦设备掉电，就必须掉电后向做事器上报该掉电事宜。
（这个需求的目的是：由于设备会有很多种缘故原由离线，例如设备破坏、网络不好、设备掉电等，客户须要该产品的在线率，设备掉电这种非产品故障的离线不能统计在离线率中。
）。
由于本钱的缘故原由，不可能给客户利用电池，单上报掉电事宜，利用超级电容是最合理的，一旦掉电后，设备连续事情2秒钟旁边，把该事宜上报完造诣可以掉电了（利用电池及其充电电路，本钱10元以上，超级电容无需专门充电电路，可以掌握在3元以内）。

在产品的硬件白盒测试（一种测试产品内部电路的测试）,测试过程中创造如下的问题，下图1所示，产品掉电后，复位旗子暗记有十几个连续的震荡，该震荡会导致设备反复的启动，可能导致产品的寿命降落。

图1 ：产品掉电时复位旗子暗记输出震荡

二、产品的设计事理

我们先剖析产品的紧张的事情事理。
紧张由3部分电路组成。
分别是：超级电容充放电电路；复位旗子暗记电路，电源电压检测电路。
、

1) 超级电容充放电电路﹕如下图2所示，超级电容的充放电电路非常大略，电阻R10紧张用作充电时限流浸染；电阻R7和R8用作均衡电压的浸染，保持两个超级电容的两端电压一样，这样有利于超级电容的寿命；两个超级电容采取串联的办法，电压是两个电容的叠加，容量减少一半。
二极管D1供应掉电时的放电通道。

图2 ：超级电容充放电电路

2) 复位电路﹕复位电路利用MAX809STR，该芯片紧张检测VCC引脚的电压，上电达到3.3V时，延迟200ms旁边输出高电平，设备开始事情。
当VCC电源跌落至2.93V时，RESET引脚输出低电平，CPU停滞事情。

图3：复位电路

3) 电源电压检测电路；该电路检测5V输入的主电源，电源电压高于3.5V时候输出EN旗子暗记，用于打开其他的电源，如3.3V、1.8V、1.5V等；低于3.5V时候关闭其他电源通道。

图4：电源电压检测事理图

4) 高下电时序图；根据上述的3个电路，得出空想的高下电时序如下图5。
上电时，5V电源缓慢上升，达到3.5V往后，其他电源的EN引脚输出高电平，3.3V、1.8V、1.5V等先后上电，延迟200ms旁边复位输出高电平，系统开始事情。
下电时，由于超级电源的缓慢放电实际的掉电时序非常的糟糕。
首先是5V主电源低落到3.6V旁边有轻微的抖动，导致了电源掌握EN旗子暗记发生震荡，导致了3.3V和1.8V输出也震荡。
跌落至3.5V旁边时，又导致复位旗子暗记输出震荡。
上述的这种快速的震荡，虽然是用户感想熏染不到，但是会导致设备的反复重启，从而降落产品的寿命。

图5：空想的高下电时序图

图6：实际下电试时的时序

三、电源及复位震荡的缘故原由

超级电容的等效放电模型如下，超级电容的内阻非常可不雅观，从数百mΩ到数Ω，并且，超级电容非恒压或恒流源，放电过程能量一贯低落，如下图7的A点，一旦主电源5V低落到3.6v,EN 旗子暗记就会变低，3.3V、1.8V等就会关闭，导致负载（下图R21所示）变轻，主电源5V就会有一个瞬间的拉升，又超过3.6V，EN旗子暗记又打开，3.3V、1.8V等就会开启，重复循环，直到超级电容的能量不敷以拉升到3.6V以上，系统才不会被重启。
复位震荡的事理也是一样，只是复位的阀值是3.5V。

图7：超级电容放电的等效模型及放电过程

四、办理办法

经由上述的缘故原由剖析，聪明的读者该当有了答案，既然超级电容的放电特性无法改变，我们就改变电压检测的阀值，5V主电源上升和低落时的电压阀值分别设置，不再是同一个值。
EN和RESET的阀值分别设置为：

1) EN旗子暗记阀值：设备上电时，5V主电源达到4.8V，EN才会输出高电平。
设备掉电时，5V主电源跌落到3.6V时，EN才会输出低电平。
如下图8所示。

2) RESET旗子暗记阀值：设备上电时，5V主电源达到4.8V，RESET延迟200mS才会输出高电平。
设备掉电时，5V主电源跌落到3.5V时，RESET才会输出低电平。
如下图8所示。

如果时序上能够知足上述的哀求，超级电容放电过程因负载变轻电压被拉升的问题就可以忽略，就不会存在NE和RESET的震荡，设备就不会反复重启。

图8：设备EN和RESET的时序设计哀求

五、详细实现电路

详细的履行电路，便是在上述图4中增加下图9的R5，使电路构成一个滞回电路，通过修正R5、R6、R1、R2几个数值，可以方便的设置上电和下电时候的阀值。
EN旗子暗记问题即可办理。
RESET问题可以将复位芯片的VCC引脚的取EN的输出。

电路事理阐明：

1) 电压较低时，Q1尚未开启，根据分压事理，R7电压VB=VA×R6÷（R5+R6）；VA=VCC x （R2//（R5+R6））÷{R1+ R2//（R5+R6}。

2) 一旦电压上升，达到VA=2.5V,Q1打开，R7的电压VB≈VCC。