RTC Yedek Pili ve Diyot VEYA Devresi: Elektrik Kesilince Saat Neden Durmaz?
RTC yedek pili devresi: iki diyotlu VEYA (diode-OR) ile ana besleme ve pil arasında otomatik geçiş, Schottky diyot seçimi, ters kaçak akım, lityum düğme pilin şarj edilmemesi, pil ömrü hesabı (µA × saat), DS3231 ve STM32 VBAT pini, ideal diyot ve süper kondansatör alternatifleri.
BU YAZIDAN SONRA ŞUNU BİLECEKSİN
- İki diyotlu VEYA devresinin hangi kaynağı neden seçtiğini
- Schottky'nin düşük düşümü ile ters kaçağı arasındaki takası
- Bir düğme pilin ömrünü µA ve mAh ile hesaplamayı
- Hazır VBAT pini olan entegrelerde neye dikkat edileceğini
Fikir: hangisi yüksekse o besler#
İki diyodun katotlarını birleştir: bu düğüm, iki anottan hangisi daha yüksekse onu (bir diyot düşümü eksiğiyle) görür. Ana besleme 3,3 V iken düğüm ≈ 3,0 V; pil 3,0 V olduğu için D2'nin iki ucu neredeyse aynı gerilimde, akım akmaz. Elektrik kesilince düğüm düşer, D2 açılır ve pil devralır. Hiçbir anahtar, hiçbir yazılım yok: bir diyotun yalnızca tek yöne iletmesi yeterli.
Hangi diyot? Düşüm mü, kaçak mı?#
| Diyot | VF (1 mA) | Ters kaçak (25 °C) | Yorum |
|---|---|---|---|
| 1N4148 | ≈ 0,6 V | ≈ 5–25 nA | düşük kaçak, ama 3 V pilden 0,6 V çalar |
| BAT54C (Schottky, çift) | ≈ 0,25 V | ≈ 0,1–2 µA (sıcakta 10×) | klasik seçim, kaçağı hesaba kat |
| BAT760 / RB751 | ≈ 0,3 V | ≈ 0,5 µA | düşük kaçaklı Schottky |
Schottky'nin düşümü küçüktür (pil voltajının çoğu RTC'ye ulaşır), ama ters kaçağı büyüktür ve sıcaklıkla her 10 °C'de ikiye katlanır. Bu kaçak D2 için önemsiz (ana besleme varken pil biraz şarj akımı alır, aşağıya bak), D1 için ise önemli: elektrik kesikken pil, D1 üzerinden ölü ana beslemeye sızar. RTC'nin kendisi 1 µA çekiyorsa, 2 µA'lik bir kaçak pil ömrünü üçte birine indirir.
Pil ne kadar dayanır?#
Gerçekte kendi kendine deşarj (yılda ≈ %1), soğukta düşen kapasite ve RTC'nin yalnızca elektrik kesikken pilden beslenmesi hesabı değiştirir. Cihaz zamanın çoğunda prizdeyse pil neredeyse hiç kullanılmaz ve raf ömrüne (≈ 10 yıl) dayanır. Kesintide ortalama akım 1–3 µA ise pil yine on yıla yakın gider. Tek tuzak, yukarıdaki kaçak: datasheet'teki 85 °C kaçak değerine bak, 25 °C'ye değil.
Hazır VBAT pini olan entegreler#
DS3231, PCF8563 gibi RTC'ler ve STM32'lerin çoğu (VBAT pini) bu geçişi içeride, düşük kaçaklı bir anahtarla yapar. O zaman yapman gereken: pili doğrudan VBAT'a bağlamak, yanına 100 nF koymak ve pil yoksa VBAT'ı VDD'ye bağlamak (havada bırakma). ESP32'de VBAT yoktur; RTC alanı ana beslemeyle çalışır, kesintide saat için harici bir RTC şart. Birçok hazır DS3231 modülünde ise LIR2032 şarj devresi (bir diyot + 200 Ω) vardır ve CR2032 takarsan pili şarj etmeye çalışır: o diyodu sökmek forumların klasik tavsiyesidir.
İdeal diyot (LTC4412, TPS2113)
Bir P-MOSFET ve bir karşılaştırıcı: düşüm milivolt, kaçak nA. Yüksek akımlı güç VEYA işleri (USB + pil, iki adaptör) için. RTC için çoğu zaman gereksiz. Ters gerilim koruma yazısındaki P-MOSFET hilesinin akıllı hâli.
Süper kondansatör
0,1–1 F'lık bir kondansatör RTC'yi günlerce besler, pil değişimi yok, sınırsız şarj. Kesintiler kısaysa (bir sayaç, bir router) mükemmel. Süre: t ≈ C·ΔV / I = 0,22 F × 1 V / 1 µA ≈ 2,5 gün. Kondansatörün kendi kaçağını da hesaba kat (kapasitör yazısı).
Elektrik kesikken RTC 0,8 µA çekiyor, D1'in ters kaçağı 85 °C'de 3 µA. CR2032 (220 mAh) yaklaşık kaç yıl dayanır?
Toplam 3,8 µA → 220 mAh / 3,8 µA ≈ 57 900 saat ≈ 6,6 yıl (derating olmadan). Kaçak olmasa 31 yıl çıkardı (pil raf ömrü onu zaten sınırlar). Kaçak, RTC'nin kendisinden dört kat fazla akım harcıyor: düşük kaçaklı bir diyot ya da VBAT pinli bir RTC seç.
Sık sorulan sorular#
Diyot VEYA devresi nedir?
İki ya da daha fazla güç kaynağının birer diyot üzerinden aynı düğüme bağlanması. Düğüm, hangi kaynak daha yüksekse onu seçer; diyotlar kaynakların birbirine akım basmasını engeller. RTC yedeklemesi ve çift beslemeli sistemlerde kullanılır.
RTC yedek pili için hangi diyot kullanılmalı?
Düşük düşümlü ama düşük ters kaçaklı bir Schottky (BAT54 ailesi, RB751, BAT760). Kaçağı en yüksek çalışma sıcaklığındaki değerine göre değerlendir; çünkü ana besleme kesikken pil bu kaçak üzerinden boşalır.
CR2032 pil şarj edilir mi?
Hayır. CR2032 birincil lityum pildir; şarj edilmeye çalışılırsa şişebilir, akabilir ya da patlayabilir. Şarj edilebilir yedek için LIR2032 ya da ML2032 gibi pillerle uygun şarj devresi, veya süper kondansatör kullanılmalıdır.
Bu sayfada cevabını bulabileceğin aramalar#
İnsanlar bu konuyu genelde şu kelimelerle arıyor; hepsinin cevabı yukarıdaki yazıda ve simülatörde var:
- RTC yedek pil
- diyot VEYA devresi
- diode OR
- CR2032 RTC
- DS3231 pil
- VBAT pini
- pil ömrü hesaplama
- Schottky kaçak akım
- süper kondansatör RTC
Kaynaklar ve ileri okuma#
Bu yazıyı yazarken ve ders çalışırken baktığım kaynaklar. Bölüm numaraları baskıya göre değiştiği için konu adıyla ararsın.
- DS3231 Extremely Accurate RTC (datasheet) Analog Devices (Maxim)VBAT geçişi, yedek akım ve pil bağlantısı.
- STM32 Reference Manual: Battery backup domain STMicroelectronicsVBAT pini, pil yoksa VDD'ye bağlanması.
- The Art of Electronics Paul Horowitz, Winfield HillPil yedekleme ve diyot VEYA devreleri.
- BAT54 series / RB751 datasheet Nexperia, RohmSchottky ters kaçak akımının sıcaklıkla değişimi.
Bir yanlış, eksik ya da merak ettiğin bir şey mi var?
Bu notları öğrenirken yazıyorum; hata yaptıysam düzeltmek, eksik bıraktığım yeri tamamlamak isterim. İstediğin konuyu yaz, sıraya alayım. Bu devrelerin gerçek kart karşılıklarını da projelerimde bulabilirsin.