Sistema de Gestão de Energia para Carro Solar Relatório da Prova
Transcrição
Sistema de Gestão de Energia para Carro Solar Relatório da Prova
- Escola Secundária Afonso Lopes Vieira Curso Profissional de Técnico de Eletrónica e Telecomunicações 2009/2012 Sistema de Gestão de Energia para Carro Solar Relatório da Prova de Aptidão Profissional Celso Filipe Mendes Fernandes, N.º 18328, 3.º ET Leiria, junho de 2012 Escola Secundária Afonso Lopes Vieira Curso Profissional de Técnico de Eletrónica e Telecomunicações 2009/2012 Sistema de Gestão de Energia para Carro Solar Relatório da Prova de Aptidão Profissional Celso Filipe Mendes Fernandes, N.º 18328, 3.º ET Orientador – Paulo Manuel Martins dos Santos Coorientadora – Judite de Jesus Rosa Judas da Cunha Vieira Leiria, junho de 2012 Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Dedicatória Dedico o meu projeto ao meio ambiente pois foi inspirado nesse meio que realizei este trabalho. Dedico-o também, dando grande importância, a todas as pessoas que me incentivaram e tiveram um fator determinante no meu projeto final como é o caso dos professores. -i- Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Agradecimentos Este trabalho não teria sido possível sem a colaboração e a boa vontade daqueles a que agora me refiro. A todos os meus sinceros agradecimentos. Ao Dr. Pedro Biscaia, Diretor da Escola Secundária Afonso Lopes Vieira. À Dr.ª Judite Vieira, ex-Presidente do Conselho Executivo, pela abertura do curso e pela ajuda prestada. Ao professor e orientador de curso, Dr. Paulo Santos, que tão amavelmente me orientou, pela disponibilidade, interesse e recetividade com que me recebeu e pela prestabilidade com que me ajudou. Aos diretores de turma, um agradecimento muito especial por todo o apoio e motivação que me transmitiram. - ii - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Índice geral Dedicatória...................................................................................................................................i Agradecimentos..........................................................................................................................ii Índice geral................................................................................................................................iii Outros índices.............................................................................................................................v Índice de figuras.....................................................................................................................v Índice de tabelas.....................................................................................................................v Resumo......................................................................................................................................vi Palavras-chave.......................................................................................................................vi 1.Introdução...............................................................................................................................1 1.1.Apresentação de ideias e linhas fundamentais................................................................1 1.2.Objetivos a alcançar........................................................................................................1 1.3.Estrutura do relatório.......................................................................................................1 2.Desenvolvimento....................................................................................................................3 2.1.Fundamentação do projeto..............................................................................................3 2.2.Métodos e técnicas utilizadas..........................................................................................9 2.3.Execução do projeto........................................................................................................9 2.4.Características I–V e P–V dos painéis solares utilizados..............................................15 3.Conclusão..............................................................................................................................18 Bibliografia...............................................................................................................................19 Anexos......................................................................................................................................21 Anexo 1 – Folha de dados (datasheets) dos principais componentes...................................22 - iii - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Outros índices Índice de figuras Figura 1: Painel solar fotovoltaico..............................................................................................3 Figura 2: Constituição da célula solar fotovoltaica.....................................................................4 Figura 3: Eletrificação de aldeias rurais remotas em África.......................................................5 Figura 4: Esquema da utilização de um sistema de painéis solares fotovoltaicos numa habitação.....................................................................................................................................6 Figura 5: Percurso da World Solar Challenge de 2009...............................................................8 Figura 6: Nuna, veículo movido a energia solar que venceu o World Solar Challenge de 20058 Figura 7: Esquemático desenhado no EAGLE.........................................................................10 Figura 8: Projeto montado em placa de ensaio.........................................................................12 Figura 9: FLuxograma simplificado do programa....................................................................12 Figura 10: Curva I-V do painel 1..............................................................................................15 Figura 11: Curva P-V do painel 1.............................................................................................15 Figura 12: Curva I-V do painel 2..............................................................................................16 Figura 13: Curva P-V do painel 2.............................................................................................16 Índice de tabelas Tabela 1 – Lista de material......................................................................................................11 Tabela 2: Valores medidos no painel 1......................................................................................15 Tabela 3: Valores medidos no painel 2......................................................................................16 - iv - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Resumo Este projeto consiste na elaboração de um sistema de gestão de energia para um carro alimentado por energia solar, com o intuito de tirar o maior proveito dos recursos renováveis, neste caso, a energia solar em que o objetivo será fazer mover um carro através deste tipo de fonte de energia. Tomou-se como base do trabalho um chassis que deverá utilizar matérias leves, esta estrutura deve também contemplar a fixação dos painéis fotovoltaicos. As duas rodas motrizes colocadas na parte posterior do carro serão acionadas por um pequeno motor elétrico de corrente contínua específica para aplicações solares. Na parte frontal dos chassis deve ser montada uma terceira roda que permite orientar/direcionar o veículo. A gestão de energia estará a cargo de um microcontrolador PIC12F683, em modo de baixo consumo. Para suprir pequenas carências energéticas, devido a nuvens ou outras sombras de curta duração, recorre-se a supercondensadores (condensadores de elevada capacidade) como reservatórios de energia. Palavras-chave Microcontrolador, carro solar, gestão de energia, energias renováveis -v- Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes 1. Introdução A importância da energia solar é uma mais-valia para o futuro pois tem a vantagem de ser uma fonte de energia limpa e renovável, não se esgota, não polui o meio ambiente e não precisa de geradores especiais para a produção de energia elétrica. 1.1. Apresentação de ideias e linhas fundamentais O tema deste projeto é um sistema de gestão de energia para carro solar e foi escolhido essencialmente pelo gosto pelas energias renováveis pois é algo que me fascina e de certa forma desperta a minha curiosidade pela maneira como podemos aproveitar e trabalhar as coisas que a natureza nos oferece, neste caso este projeto foi desenvolvido com vista a um aproveitamento da energia solar. 1.2. Objetivos a alcançar O objetivo final para este projeto é apresentar um sistema de gestão da energia para um carro capaz de se mover através de energia solar. O objetivo relativo à construção, foi tentar criar uma plataforma consistente, mas feita a partir de materiais leves, todavia tive algumas dificuldades na recolha de materiais. Por isso, fiqueime pelo desenvolvimento e programação de toda a eletrónica. Em relação à sua constituição no que toca a componentes do circuito, aprender a utilizar, programar o microcontrolador PIC12F683 de 8 pinos e estudar a maneira como os painéis solares funcionam, foram estes os principais objetivos. 1.3. Estrutura do relatório Este relatório inicia-se com os Agradecimentos, onde aproveito esse espaço para agradecer o apoio e ajuda prestada por várias entidades. Depois, vem o Resumo, onde explico -1- Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes sucintamente cada passo para a realização do projeto, de seguida temos o capítulo da Introdução que se divide em vários subtemas onde divulgo a maneira pensada e estruturada como todo o trabalho foi realizado. No capítulo Desenvolvimento e os seus diversos subtemas é tratado todo o trabalho realizado no âmbito da Prova de Aptidão Profissional. Para finalizar, temos o capítulo da Conclusão onde é feito o balanço de todo o projeto e de todo o trabalho realizado. -2- Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes 2. Desenvolvimento Neste capítulo vou fazer um apanhado de tudo, ou seja, vou referir o funcionamento, a importância nos dias de hoje e as vantagens e desvantagens dos painéis solares. Irei também especificar em termos práticos, todos os passos dados até à conclusão do projeto e referir todos os materiais e programas utilizados. 2.1. Fundamentação do projeto Painéis solares Um painel fotovoltaico é um conjunto de células fotovoltaicas ligadas entre si. Os painéis fotovoltaicos conectados formam um módulo fotovoltaico. Figura 1: Painel solar fotovoltaico Os principais componentes da célula fotovoltaica correspondem às camadas (em sanduíche) de materiais semicondutores (cristais de silício) onde é produzida a corrente elétrica. Além -3- Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes dos materiais semicondutores, a célula fotovoltaica apresenta dois contactos metálicos, em lados opostos, para fechar o circuito elétrico. O conjunto encontra-se encapsulado entre um vidro e uma placa de suporte de fundo, essencialmente para evitar a sua degradação provocada pelos fatores atmosféricos – vento, chuva, poeira, vapor, etc.. Figura 2: Constituição da célula solar fotovoltaica Funciona por ação da radiação solar, é criada uma diferença de potencial nos extremos do semicondutor. As células fotovoltaicas convertem a radiação solar em eletricidade a partir de processos que se desenvolvem ao nível atómico nos materiais de que são constituídas, geralmente silício. -4- Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Aplicações O baixo rendimento no processo de conversão (cerca de 25%) e o elevado custo das tecnologias empregues são ainda fatores impeditivos de uma utilização em grande escala, mas em numerosas aplicações de eletrificação no domínio das necessidades de energia elétrica de baixa e média potência já é viável: − Eletrificação de casas em locais isolados (meio rural); − Bombagem de água; − Sinalização (boias marítimas, faróis, aeroportos, passagens de nível, etc.); − Sistemas de telecomunicações (TV, rádio, telefone); − Dispositivos usados na dessalinização da água salgada; − Alimentação de parquímetros; − Aplicações de micropotência (relógios, máquinas de calcular, rádios portáteis, lanternas, etc.); − Aplicações noturnas ligadas à iluminação. Figura 3: Eletrificação de aldeias rurais remotas em África -5- Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Princípio de funcionamento Os painéis solares fotovoltaicos convertem a energia solar em energia elétrica através do efeito fotoelétrico, depois a regulação da potência dos painéis é feita por um controlador que define e regula a quantidade de energia que o painel deve transferir para as baterias, de seguida o sistema de armazenamento de eletricidade armazena toda a energia com o objetivo de continuar a alimentar a casa durante a noite e em dias mais nublados. Por fim, a energia será distribuída pela cablagem elétrica já existente na casa. Figura 4: Esquema da utilização de um sistema de painéis solares fotovoltaicos numa habitação Vantagens A energia solar não polui durante o seu uso. Os painéis solares são cada vez mais potentes e ao mesmo tempo o seu custo é cada vez mais baixo. -6- Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes A energia solar é excelente em lugares de difícil acesso pois a sua instalação não obriga a grandes investimentos em linhas de transmissão. As centrais necessitam de uma manutenção mínima. Desvantagens Os preços dos equipamentos são muito elevados em relação aos outros meios de obtenção de energia. As formas de armazenamento de energia solar são pouco eficientes. De acordo com a situação climatérica (chuvas, neve, ...), existe variação nas quantidades de energia produzida. Durante a noite não existe produção de energia, obrigando à compra e instalação de um sistema de armazenamento de energia. Outros desafios Também relacionado com a energia solar em vários países organizam-se competições de corridas de carros solares. A mais conhecida e importante competição deste género é realizada na Austrália, a World Solar Challenge que é uma corrida de carros movidos a energia solar que percorrem cerca de 3.021 km (1.877 milhas) durante vários dias e que vai desde Darwin, a norte, até Adelaide, a sul do continente australiano, ver figura 5. A competição atrai equipas de todo o mundo, a maioria das quais representam universidades ou empresas, embora algumas escolas do ensino não superior, também, estejam representadas. A competição tem uma história de 20 anos que abrange nove corridas, o evento inaugural teve lugar em 1987. O objetivo da competição é promover a pesquisa na área dos carros solares e áreas afins. A próxima edição da competição irá realizar-se em 2013. -7- Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Figura 5: Percurso da World Solar Challenge de 2009 Figura 6: Nuna, veículo movido a energia solar que venceu o World Solar Challenge de 2005 -8- Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes 2.2. Métodos e técnicas utilizadas Comecei por desenhar o esquemático no programa EAGLE da CadSoft, depois utilizei o Great Cow Graphical BASIC para elaborar o código do programa. Em termos práticos comecei por reunir todos os componentes montando-os numa breadboard e depois fui fazer testes com os painéis solares e registar os valores das várias medições feitas, com vista à caracterização elétrica dos mesmos. 2.3. Execução do projeto Apresenta-se na figura 7 o esquemático do circuito elaborado no EAGLE, nele podemos ver o microcontrolador PIC12F683 que funciona com uma tensão de alimentação entre 2 e 5,5V, é muito robusto, de baixo consumo e possui um oscilador interno dispensando assim vários componentes eletrónicos. O díodo de Schottky 1N5819, que é um díodo de comutação rápida, serve para quando não houver luz, a energia armazenada não ser consumida através dos painéis solares. O díodo D8 um díodo Zener de 3,3V, que regula a tensão de alimentação do microcontrolador e circuitos adjacentes. O díodo D1 é de roda livre e serve essencialmente para proteção do transístor T1 aquando da comutação – ligar e desligar – do motor de tração do carro solar. Refira-se a importância do valor da resistência de base do transístor T1, que deverá originar uma injeção de corrente na base do transístor tal que sustente a corrente de coletor necessária ao funcionamento do motor, caso contrário o transístor não irá conduzir. Esta foi uma das batalhas duras do meu projeto, mas finalmente com a ajuda do professor foi ultrapassada. De referir também o condensador C1 de elevada capacidade, também designado de supercondensador, que é o elemento que armazena a energia elétrica para momentos em que a luz direta do sol não esteja disponível. Pensou-se ainda na utilização de dois sensores S1 e S2, a montar no para-choques dianteiro do carro, e um servomotor acoplado à roda dianteira do veículo que permitirá controlar a direção do carro solar, no entanto, por manifesta falta de tempo e materiais com as especificações -9- Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes adequadas a esta aplicação, não foi possível desenvolver na prática tal funcionalidade. Figura 7: Esquemático desenhado no EAGLE - 10 - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Na tabela 1 lista-se todo o material utilizado no projeto. Tabela 1 – Lista de material Item n.º Nome Quantidade Descrição/Valor 1 C1 1 Condensador eletrolítico de 0,22F 5,5V, ou superior 2 C2 1 Condensador cerâmico de 100nF 3 D1 1 Díodo rápido 1N4148 4 D2 1 Díodo de Schottky 1N5819 5 D 1 Díodo Zener de 3,3V 1W 6 IC1 1 Microcontrolador PIC12F683 7 LED1 1 LED Ø5mm vermelho 8 PS1, 2 Painel solar de 2V 400mA PS2 9 R1 1 Resistência de 390Ω 1/4W 10 R2 1 Resistência de 680Ω 1/4W 11 R3 1 Resistência de 10Ω 2W 12 R4, 2 Resistência de 10kΩ 1/4W 2 Resistência de 12kΩ 1/4W R5 13 R6, R7 14 R8 1 Resistência de 330Ω 1/4W 15 T1 1 Transístor 2N2222A 16 S1, 2 Microinterruptor S1 17 JP3 1 Barra com 3 terminais 18 JP1, JP2, 9 Barra com 2 terminais JP4, JP5, JP6, JP7, JP8, JP9, JP10 - 11 - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Apresento na figura 8 uma fotografia da minha placa de ensaio com o circuito do projeto montado nela. Figura 8: Projeto montado em placa de ensaio Segue-se o fluxograma representativo do código-fonte desenvolvido para a programação. Figura 9: FLuxograma simplificado do programa - 12 - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes À semelhança da simplicidade do fluxograma, também o código-fonte desenvolvido para a programação do microcontrolador é de uma simplicidade extrema, como se pode observar na listagem que se segue: '########################################################################## ' ' Nome do programa: celso_final.gcb ' ' Descrição: Código-fonte desenvolvido para a programação do ' microcontrolador PIC12F683 do sistema de gestão de ' energia para carro solar. ' ' Autor(es): Celso Fernandes ' ' Turma: 3. ET ' ' Disciplina: Prova de Aptidão Profissional (PAP) ' ' Curso: C P de Técnico de Eletrónica e Telecomunicações ' ' Escola: Escola Secundária Afonso Lopes Vieira ' ' Data: 26/04/2012 ' '########################################################################## ;Chip Settings #chip 12F683,4 #config FCMEN=OFF, IESO=OFF, BOD=ON, CPD=OFF, CP=OFF, MCLRE=OFF, PWRTE=ON, WDT=OFF, OSC=INTRC_OSC_NOCLKOUT ;Variables Dim Temp1 As byte 'Inicialização da direcionalidade dos pinos Dir GPIO.0 Out - 13 - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Dir GPIO.1 Out Dir GPIO.3 In Dir GPIO.4 Out Dir GPIO.5 In 'Rotina principal do programa Main: 'Lê a tensão analógica do divisor de tensão (R6, R7) ligado ao pino 5 ' com uma resolução de 8 bits (0..255), 0 corresponde a 0V e 255 a +VCC (aprox. 3,3V) Temp1 = ReadAD(AN2) 'Verifica se há energia no reservatório ' 1,5V (128) - 1,75V (150) - 2,0V (170) If Temp1 > 150 Then 'Se a energia estiver no máximo liga o motor Set GPIO.1 On ' e acende continuamente o LED Set GPIO.4 On End If 'Verifica se a energia está a esgotar-se If Temp1 < 135 Then 'Se o nível estiver baixo desliga o motor Set GPIO.1 Off Set GPIO.4 Off ' e vai piscando o LED PulseOut GPIO.4, 25 ms End If 'Espera um segundo Wait 1 s 'Volta ao início da rotina principal do programa - 14 - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Goto Main 2.4. Características I–V e P–V dos painéis solares utilizados Neste subcapítulo incluo as tabelas com os valores obtidos nas medições efetuadas tendo em vista a caracterização dos dois painéis solares disponibilizados pela escola no âmbito deste projeto. Painel 1 V I [A] 2,28 2,23 2,22 2,21 2,2 2,19 2,17 2,15 2,11 2,03 1,9 1,66 1,18 P [W] 0 0,04 0,05 0,05 0,07 0,08 0,09 0,11 0,14 0,19 0,25 0,31 0,34 0 0,1 0,11 0,12 0,14 0,17 0,2 0,23 0,3 0,39 0,48 0,51 0,41 Tabela 2: Valores medidos no painel 1 Característica I-V Característica P-V (Painel 1) (Painel 1) 0,4 0,6 0,35 0,5 Potência [W] Corrente [A] 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,4 0,3 0,2 0,1 0,05 0 0 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 1 Tensão [V] Figura 10: Curva I-V do painel 1 1,2 1,4 1,6 1,8 Tensão [V] Figura 11: Curva P-V do painel 1 - 15 - 2 2,2 2,4 Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Painel 2 V I [A] 2,26 2,21 2,21 2,19 2,18 2,18 2,13 2,08 2,04 1,99 1,94 1,8 1,06 P [W] 0 0,05 0,05 0,07 0,08 0,08 0,12 0,16 0,19 0,22 0,26 0,32 0,35 0 0,1 0,12 0,15 0,17 0,18 0,26 0,34 0,39 0,44 0,5 0,57 0,37 Tabela 3: Valores medidos no painel 2 Característica I-V Característica P-V (Painel 2) (Painel 2) 0,4 0,6 0,35 0,5 0,25 Corrente [A] Corrrente [A] 0,3 0,2 0,15 0,1 0,4 0,3 0,2 0,1 0,05 0 0 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 1 Tensão [V] Figura 12: Curva I-V do painel 2 1,2 1,4 1,6 1,8 2 Tensaõ [V] Figura 13: Curva P-V do painel 2 - 16 - 2,2 2,4 Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes - 17 - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes 3. Conclusão O gosto pelo projeto que realizei foi a grande fonte de inspiração para que eu conseguisse e arranjasse motivação para seguir com o trabalho em frente e concluir o mesmo. Houve alguns constrangimentos e contratempos como, por exemplo, a dúvida de como iniciar o projeto mais propriamente na parte do desenho do esquemático pois tinha pouco conhecimento no funcionamento do programa EAGLE e na parte mais prática tive uma pequena dificuldade em relação à ligação de alguns componentes, mas problemas e dificuldades essas que foram ultrapassadas com pesquisa e esclarecimento de dúvidas junto do meu professor. Num balanço geral, pode concluir-se que esta experiência e este projeto foram uma mais-valia para a minha aprendizagem visto que consegui ultrapassar as dificuldades e consegui apresentar o trabalho final a funcionar o que fez com que o resultado final fosse bem conseguido. Portanto é um balanço positivo que se faz a este projeto tendo em conta todos os obstáculos anteriormente referidos. A minha sugestão é que cada vez mais devemos apostar nas energias renováveis, pois apesar de serem grandes investimentos em termos económicos, são uma ótima solução para o futuro. O meu desejo seria um dia poder construir algo do género, mas à escala humana. - 18 - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Bibliografia [1] Sítio de internet da empresa Hemera, acedido a 20 de março de 2012, em http://www.hemeraenergy.com/. [2] VILLA CARLOS PAZ POR LA TIERRA: mayo 2009, acedido a 20 de março de 2012, em http://vcp-porlatierra.blogspot.pt/2009_05_01_archive.html. [3] How Solar Cells Work – HowStuffWorks.com, acedido a 22 de março de 2012, em http://science.howstuffworks.com/environmental/energy/solar-cell.htm. [4] Condensador Tipo Bateria 0,22F 5,5V – Sonigate, acedido a 15 de novembro de 2012, em http://www.sonigate.com/pt/product/show_details/28925/Condensador-Tipo- Bateria-022F-55V. [5] Painéis fotovoltaicos – NotaPositiva, acedido a 17 de novembro de 2011, em http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/fisico_quimica/fisico_q uimica_trabalhos/paineisfotovoltaicos.htm. [6] Painéis solares fotovoltaicos – PLURIENERGIA, acedido a 17 de novembro de 2011, em http://www.plurienergia.pt/paineis-solares-fotovoltaicos.html. [7] Painel solar fotovoltaico – Wikipédia, acedido a 27 de março de 2012, em http://pt.wikipedia.org/wiki/Painel_solar_fotovoltaico. [8] Energia solar – Oficina da Net, acedido a 27 de março ed 2012, em http://www.oficinadanet.com.br/artigo/ciencia/energia_solar. [9] Vários artigos sobre energia solar – Jornal de Notícias, acedido entre 1 de novembro de 2011 e 24 de abril de 2012, em http://www.jn.pt/paginainicial/. [10] Energia solar – Wikipédia, acedido a 28 de março de 2012, em http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_solar. [11] Tokai University Wins 2009 Global Green Challenge in Solar Car Equipped with Sharp Solar Cells, acedido a 28 de março de 2012, em http://sharp- world.com/corporate/news/091029.html. [12] Nuna – Wikipedia, acedido a http://en.wikipedia.org/wiki/Nuna. - 19 - 10 de abril de 2012, em Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes [13] Loja Virtual da Aliatron, acedido a 24 de novembro de 2011, em http://aliatron.com/. [14] Segurança do Trabalho na Construção Online | Plataforma Verlag Dashöfer > Tópico > Constituição da Célula Solar Voltaica, acedido a 12 de abril de 2012, em http://seguranca-na-construcao.dashofer.pt/?s=modulos&v=capitulo&c=7722. [15] World Solar Challenge – Wikipedia, acedido a 26 de abril de 2012, em http://en.wikipedia.org/wiki/World_Solar_Challenge. - 20 - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Anexos - 21 - Relatório da Prova de Aptidão Profissional – Celso Fernandes Anexo 1 – Folha de dados (datasheets) dos principais componentes 1N4148 – Díodo rápido, VRRM=100V, IF=200mA, VF=1V 1N5819 – Díodo retificador Schottky, VRRM=40V, IF(AV)=1A, VF=0,6V BZX85C3V3 – Díodo Zener, VZ=3,3V, IZ=80mA 2N2222A – Transístor bipolar NPN de silício, VCEO=40V, IC=800mA PIC12F683 – Microcontrolador de 8 bits (especificações, pinagem, diagrama de blocos e descrição dos pinos) Condensador de dupla camada de 0,22F 5,5V (supercondensador) - 22 - 89 8 !8 "#$%&'# ()*+,*-./01123*01*41*04*46103356708976:;<= >0/?06* ()[email protected]/@.B63>**4C,0DE2B3 (F*B*+010>>1./0-.GB (HGB-.B5G53+*I*+3*IG1-06*C,0DE711J (K*>*-.-.I*>*0?+*I*+3*IG1-06*C,0DE711J (K*>*-.-.I*>*0?LG+A0+4/5++*B-C,0DE2<1,4E _`abcddefg_`hij`krl s mnmopq R@*4.G4*30+*-2>*U+0B4*4E ].6E7 5.,>1.L.*4G5-1.B*956708^76:;<=0B4 32,UG1E $ MNO$%NP8 ().6@:3>**43A.-/@.B6E Q#O'N %NP8 R@*7S272T0B47S222T0+*@.6@:3>**43A.-/@.B64.G4*3 W$'XN8Y L0U+./0-*4.B>10B0+-*/@BG1G62V0B4*B/0>3510-*4.B %Z #8&W[#' W$'XN8YOPQ# @*+,*-./01123*01*41*04*46103356708976:;<= 7S272T 7S272T\)G+272T\) >0/?06*3E 7S222T 7S222T P'Q#'N8YN8"P'W$%NP8 $OX$Y# %Z #8&W[#' 8$W# Q#O'N %NP8 t#'NP8 7S272T u @*+,*-./01123*01*461033>0/?06*^0D.011*04*4^01*043 56708 7S222T 011245671 0 9 5 5 6 7927279222 !"#$%&'() *+4,-5./50612*345178267 )> ?@ A&B& (!(B C@"D!@") "E G00. <H<<-6 I G0 55<<-6 I *= 55J+5 =6707 I <HJ+5 I *=0. <HJ+5 L5+<MNO0KP4 *=. 56=672 O7Q I O7 I O7 I -+ M,O0KP47 I M6 65 I5K MN N55 I "89: 77 ;<5=025,--6717 ((C!BC&$CT&B&C!(B)!C) MNO0KP45-+J7 )> ?@ A&B& (!(B C@"D!@") "E G= J+<-6 =678 79272 *=O714 I 79222 *=OK4 1750 *=O7114 I *0 <5 G0O01G=67K G0O01GMNO7K1P4=67K I *0 <579222 G0O01GMNO711P4=67K I 4 JO7.VG0O1G=675 I <<1 ++J*=O714I *0O5140WO711X 5*0O74=67U GJ J+<1<-6 ++J*=OK14 I YZ01=67 !T(B &$CT&B&C!(B)!C) )> ?@ A&B& (!(B C@"D!@") 02N6 -JN5 --671 02N6 -JN5, --6717 "89: 77 ;<55,+5--V7 011245671 8 &FE 711 711 011 2K1 '"! G G 4 4 2 7 17K K11 S011 011 4 4 4 R P4 P4 &FE '"! 7 17U0 7 0K K1 8 2 2 G G G 4 Q4 Q4 = 07K G %&'( '"! 021 [\R 8K1 [\R 1N5817 - 1N5819 Schottky Barrier Rectifier Features • 1.0 ampere operation at TA = 90°C with no thermal runaway. • For use in low voltage, high frequency inverters free wheeling, and polarity protection applications. DO-41 plastic case COLOR BAND DENOTES CATHODE Absolute Maximum Ratings* Symbol TA = 25°C unless otherwise noted Value Parameter 1N5817 1N5818 1N5819 20 30 40 Units VRRM Maximum Repetitive Reverse Voltage IF(AV) Average Rectified Forward Current .375” lead length @ TA = 90°C 1.0 A IFSM Non-repetitive Peak Surge Current 8.3 ms Single Half-Sine Wave 25 A V TJ, TSTG Operating Junction and Storage Temperature -65 to +125 °C *These ratings are limiting values above which the serviceability of any semiconductor device may be impaired. Thermal Characteristics Symbol PD RθJA Parameter Value Units Power Dissipation 1.25 W Maximum Thermal Resistance, Junction to Ambient 100 °C/W 45 °C/W RθJC Maximum Thermal Resistance, Junction to Case * Mounted on Cu-pad Size 5mm x 5mm on PCB Electrical Characteristics (per diode) Symbol Value Parameter VF Forward Voltage @ 1.0 A @ 3.0 A IR Reverse Current @ rated VR TC = 25 °C TC = 100 °C CT Total Capacitance VR = 4.0 V, f = 1.0 MHz 1N5817 1N5818 1N5819 450 750 550 875 0.5 10 600 900 110 Units mV mV mA mA pF * Pulse Test: Pulse Width=300μs, Duty Cycle=2% © 2010 Fairchild Semiconductor Corporation 1N5817 - 1N5819 Rev. C2 www.fairchildsemi.com 1 1N5817 - 1N5819 — Schottky Barrier Rectifier November 2010 Absolute Maximum Ratings * Tolerance = 5% TA = 25°C unless otherwise noted Symbol PD Parameter Power Dissipation @ TL ≤ 50°C, Lead Length = 3/8” TJ, TSTG Operating and Storage Temperature Range Value 1.0 Units W 6.67 mW/°C -65 to +200 °C Derate above 50°C * These ratings are limiting values above which the serviceability of the diode may be impaired. DO-41 Glass case COLOR BAND DENOTES CATHODE Electrical Characteristics TA=25°C unless otherwise noted Zener Voltage (Note 1) VZ (Volts) Device Zener Impedance IZ ZZ @ IZ Leakage Current ZZK @ IZK IR @ V R Max. 3.5 3.8 4.1 4.6 5 mA 80 60 60 50 45 (Ω) 20 15 15 13 13 (Ω) 400 500 500 500 600 (mA) µA Max. Volts BZX85C3V3 BZX85C3V6 BZX85C3V9 BZX85C4V3 BZX85C4V7 Min. 3.1 3.4 3.7 4.0 4.4 1 1 1 1 1 60 30 5 3 3 1 1 1 1 1.5 BZX85C5V1 BZX85C5V6 BZX85C6V2 BZX85C6V8 BZX85C7V5 4.8 5.2 5.8 6.4 7.0 5.4 6 6.6 7.2 7.9 45 45 35 35 35 10 7 4 3.5 3 500 400 300 300 200 1 1 1 1 0.5 1 1 1 1 1 2 2 3 4 4.5 BZX85C8V2 BZX85C9V1 BZX85C10 BZX85C11 BZX85C12 7.7 8.5 9.4 10.4 11.4 8.7 9.6 10.6 11.6 12.7 25 25 25 20 20 5 5 7 8 9 200 200 200 300 350 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1 1 0.5 0.5 0.5 5 6.5 7 7.7 8.4 BZX85C13 BZX85C15 BZX85C16 BZX85C18 BZX85C20 12.4 13.8 15.3 16.8 18.8 14.1 15.6 17.1 19.1 21.2 20 15 15 15 10 10 15 15 20 24 400 500 500 500 600 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 9.1 10.5 11 12.5 14 BZX85C22 BZX85C24 BZX85C27 BZX85C30 BZX85C33 20.8 22.8 25.1 28 31 23.3 25.6 28.9 32 35 10 10 8 8 8 25 25 30 30 35 600 600 750 1000 1000 0.5 0.5 0.25 0.25 0.25 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 15.5 17 19 21 23 BZX85C36 BZX85C39 BZX85C43 BZX85C47 BZX85C51 34 37 40 44 48 38 41 46 50 54 8 6 6 4 4 40 45 50 90 115 1000 1000 1000 1500 1500 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 25 27 30 33 36 ©2004 Fairchild Semiconductor Corporation BZX85C3V3 - BZX85C100, Rev. E1 Zeners BZX85C3V3 - BZX85C100 Zeners BZX85C3V3 - BZX85C100 789 99 799 79899 7AAP 7A 0 6 R !"#$! %&'()*+,--./0*12434*566278 %9:;*<:=04(.*12434*>6?84 77@AB"AC %9'/.4-*42D='E'+40':/*4/F*G;'0+)'/(4 H!B$A7"AC IJI*G;'0+)'/(*0-4/G'G0:-*'/*4*KLM05*2.04=*D4+N4(.4 JIJ*+:2D=.2./0O*6I616274 H!B$A7"AC .2'00.Q4G. +:==.+0:-S*+://.+0.F*0:*+4G. j VWXYZ[[\]^VW_àWi bc f f j dedfgh i T'(40**U'2D='E'.F*:,0='/.*1KLM058*4/F*G52Q:=4 k#ABl$! !$!B!H" mnoC@ 7$n!"!$ ?rsL +:==.+0:-MQ4G.*<:=04(. 6I6666 6I66667 ?rwL +:==.+0:-M.2'00.-*<:=04(. 6I6666 6I66667 xr +:==.+0:-*+,--./0*1yr8 J0:0 0:04=*D:;.-*F'GG'D40':/ )Tw yr*+,--./0*(4'/ EK 0-4/G'0':/*E-.,./+5 6I6666 6I66667 0:EE 0,-/M:EE*0'2. 011234561 :D./*.2'00.- BCHA"AC nAp nqp #A" t t u6 2v ? ? t t t t 2v R6 >6 566 v66 t ? ? 27 2| 6v6 R66 xr:/}0v627~*xs:/}0v27~*xs:EE}t0v27 t t t 6v6 3& 3& /G :D./*Q4G. K42Qz6v{r xr }0627~*?rw}06? xr }6627~*?rw}66?~*E}0663& 6 ! " #$%&'()*+,-$.+,/01(#$.&2(3456(4&78979'289**/8,(:&2-( '+'9;+22(</7-'9*9=> ?@ABCDEFGEHIJKDLMNLOP QRST6UV8W7V69UV98X YU6776UV8W7V69UZ7V[87 U QR8V6U\X ]^235_`9U76V98a797b6WV ]^233U6UV8W7V6977 QV88WV7[66V Qcd\ 8\e8UV7b Q687Vf\687V\gV6dY\\8UU6h9\U NiDK@IjLk@KEGKGJlEGjjDELDIlmEDnP Qo876U69V8RU76V98X p7V9876[8V\V9qrfV67 9sVe8U7V[s8tW789s c5_`V92Tb_` 9sVe8VW[ e9\V8VWh9\ ]8UVs6\V7Vs98786V6767V69U ]97bh9\Ue6V7 6\W8698V69s98 9e8Ud6U Qo9e8d6h9\ Qu6\98V6d9V8v23wTTwx Q\WUV86\yZV\\Vh8VW88 Qo9e89gUVvoRgx Qo9e8W6h8vougx\RU76V98V8VW 6h8vRx Qz89e9WVgUVvzRgxe6V U9sVe879V89 9V69 Qy 7\{9e]W88VuV7 \96h8vux e6V 97 69U76V98vU9sVe8U7V[9h6 2|cU79\Ue6V sW8U78xe6V U9sVe8 [ Q5WV6Z\5UV8]8e6V WWa6WV6 Qo898hh[79\89V7V69 Q_6 y\W87pU ayyogR57X 33f333e86VpU \W87 f333f333e86VyyogR5\W87 pU aVyyogR5gVV69X}38U ~GCGDELDIlmEDnP QV\[]W88VX T3Y23wfV67 QR8V6]W88VX YS2b_`f23wfV67 223Y5_`f23wfV67 QuV7 \96h8]W88VX Y23wfV67 DE@iBDEIjLDIlmEDnP Q|aR6Ue6V 6\6d6\W\687V6979V89X _6 7W88VU9W87aU6bs98\687V{y\86d V88WV967 \6d6\W898hh[ebWWU V8{9eo9e8ubW9o3 QY9]9h8V98h9\We6V X R979h8V98 o898hh[97 6d9V8s87 v]wgypxh9\Wvr9swx ]9h8V986WVU\9WVWVZV8 77UU6[ QYa]9d8V8X 3[6V8U9WV69\7 U Q6h83Xc[6VV6h8a79WV8e6V c[6V 898hh[8U78 Qy 7\6h8X |[6VV6h8a79WV8e6V 8U78 yZV86h8Vv79WV[x RV69V9WUR]\R]26{oh9\U 6h89U76V986sR]h9\U7V\ Q6h82Xc[6VV6h8a79WV8e6V c[6V869\ 86UV8f8U78\9UVU78 Q]VW8f]9h8fou5h9\WX |[6V]VW8fhZ8U9WV692TU ]9h8fhZ8U9WV69233U 3[6Vou5fhZs8tW723b_` Q]687W6V86o898hh6 v]o xd6 Ve96U GAEIHLkDHGE IlILkDHGE @HDEn D@KD Ej InBLGEn LNMkLlDn MkLlDn C@lLLKB GHiIEIlGEn ! C@l o]2p|cS 23c 2c 2T| | 2a 02334567897 67 997 2 012345678 7#0$%&'$()*(+&,0'10-&./120 Y 012345678 S99 EFXNIW!NL INIPW!H EFNGHYNENL INIPWLO EFYNIPTNSFF Z R X S EFNGHNI!HJN!I F9GNOPFQO EFNGHNI!HNSTUVN!I FIPW EFNGHNIW!N!HNILONIIF 7#0$%&'$()*(+&,'510 S99 EFXN!IW!NL INIPW!H EFNGHYN!ENL INIPWLO EFYNIPTNSFF 012345678 Y Z R X S EFNGHNI!HJN!I F9GNOPFQO EFNGHNI!HNSTUVN!I FIPW EFNGHNIW!N!HNILONIIF 012345678 Y Z R X S EFNGHNI!HJN!I F9GNOPFQO EFNGHNI!HNSTUVN!I FIPW EFNGHNIW!N!HNILONIIF 7#0$%&'$()*(+&,'51#.0 S99 EFXN!IW!NL INIPW!H EFNGHYN!ENL INIPWLO EFYNIPTNSFF 23456&37 7#011&.8993:; 1</ 0$% 3%(=>) 2>+?(*(@>*A 2$+B* EF GH I!HJ K K EF R GHNSTUV I!H EF X GH ILO IW! , 3 0 EFY K K K EF Y GHY K E EFX K K IW! K K K K K Z K K K 1>@B37 ![\" 47 L]^_[`_a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`SFDFDFD M`MPDaFD Z? `Z?D 9 9 16;58 $<;4 @A M RSM M SN B B M Z? SN B M SN SN SN M SN SN SN @A -58;58 /4=7>9;89:6 $<;4 B @CDECF! JL G@"L"ILAD#FFODFD B PQ B J!CDITCD B UVDQFDITJCDD JL G@"L"ILAD#FFODFD B SI9JWFD B PD RSM J!CDITCD JL YL JIFDFD B G@"LFDADDFD B CDJADDFF B @PPED JL G@"L"ILAD#FFODFD B SI9JFD B PQFD B UVD"DFD JL JPDFDFD JL JDFFDIJPFDFDI@[FDFD JL G@"L"ILAD#FFODFD B SI9JFD B JPDFD B UVD?DT\\SI9 B @PPJQ JL G@"L"ILAD#FFODFD B SI9JFD B JPDFD JL @PP9D"IL B XDMA@A[QFFD B GFO\ JL `JL PDaFDFDFD ` PDDFDADJL EC RSM `J!CD !"# 196 DLC Vishay BCcomponents Double Layer Capacitors FEATURES • Polarized capacitor with high charge density, alternative product to rechargeable backup batteries RoHS COMPLIANT • Dielectric: electric double layer • Radial leads, cylindrical case, insulated with a blue vinyl sleeve • Available in both vertical and low-profile versions • Unlimited charge and discharge cycle numbers • No charge-discharge control circuitry and no series resistor necessary • Maintenance-free, no periodic replacement or service necessary • Ecologically beneficial (no Cd, no Li) • Lead (Pb)-free versions are RoHS compliant Form B Form A APPLICATIONS • Energy storage, for backup of semiconductor memories (CMOS) in all fields of electronics • Telecommunication, audio-video, EDP • General industrial, clock and timer systems Fig.1 Component outline MARKING The capacitors are marked with the following information: • Rated capacitance (in F) • Rated voltage (in V) • Date code, in accordance with IEC 60062 • Name of manufacturer • Negative terminal identification • Upper category temperature (at 85 °C types only) QUICK REFERENCE DATA VALUE DESCRIPTION Nominal case sizes (Ø D x L in mm) Rated capacitance range, CR 13 x 9 and 21 x 9 HIGH TEMPERATURE FORM A 13 x 9 and 21 x 9 VERTICAL, MINIATURIZED FORM B 11.5 x 13 (vertical) 0.047 to 0.68 F 0.047 to 0.68 F 0.047 to 0.33 F STANDARD FORM A HIGH VOLTAGE FORM A 13 x 7 and 21 x 7.5 0.047 to 1.0 F Tolerance on CR at 20 °C Rated voltage, UR - 20 to + 80 % 5.5 V 6.3 V 5.5 V 5.5 V Maximum surge voltage, US 6.3 V 7.0 V 6.3 V 6.3 V Category temperature range - 25 to + 70 °C - 25 to + 70 °C - 25 to + 85 °C - 25 to + 70 °C Useful life at UR: at 85 °C - - 1000 hours - at 70 °C 1000 hours 1000 hours 2800 hours 1000 hours at 40 °C 8000 hours 8000 hours 23 000 hours 8000 hours at 25 °C 23 000 hours 23 000 hours 64 000 hours 23 000 hours Shelf life at 0 V Climatic category IEC 60068 www.vishay.com 162 1000 hours at upper category temperature 25/070/21 25/070/21 25/085/21 For technical questions contact: [email protected] 25/070/21 Document Number: 28362 Revision: 15-Apr-08 196 DLC Double Layer Capacitors Vishay BCcomponents SELECTION CHART FOR CR, UR AND FORM AT UPPER CATEGORY TEMPERATURE (UCT) CR (F) UR = 5.5 V FORM 0.047 0.1 0.22 0.33 0.47 0.68 1.0 UR = 6.3 V UCT = 85 °C 13 x 9 13 x 9 21 x 9 21 x 9 - A B A B A B A B A B A B A UCT = 70 °C 13 x 7 11.5 x 13 13 x 7 11.5 x 13 13 x 7 11.5 x 13 13 x 7 11.5 x 13 21 x 7.5 21 x 7.5 UCT = 70 °C 13 x 9 13 x 9 21 x 9 21 x 9 - DIMENSIONS in millimeters AND AVAILABLE FORMS vinyl sleeve 0.8 ± 0.1 1.2 ± 0.1 5 ± 0.1 5 ± 0.3 6±1 L ØD 6±1 Fig.2 FormA: Low profile (4.5) ØD L laser weld + vinyl sleeve 4.0 ± 0.3 5.0 ± 0.3 solder plating (0.8) 5.0 ± 0.5 Fig.3 Form B: Vertical DIMENSIONS in millimeters, MASS AND PACKAGING QUANTITIES NOMINAL CASE SIZE Ø D x L (mm) 11.5 x 13 13 x 7 13 x 9 21 x 7.5 21 x 9 CASE CODE 1 2 3 4 5 FORM Ø Dmax. B A A A A 11.8 13.5 13.5 21.5 21.5 Lmax. 13.5 7.5 9.5 8.0 9.5 MASS (g) ≈ 1.5 ≈ 2.8 ≈ 3.4 ≈ 7.1 ≈ 8.8 PACKAGING QUANTITIES 2000 1000 1000 500 500 Note Detailed tape dimensions see section ‘PACKAGING’ Document Number: 28362 Revision: 15-Apr-08 For technical questions contact: [email protected] www.vishay.com 163 196 DLC Double Layer Capacitors Vishay BCcomponents ORDERING EXAMPLE ELECTRICAL DATA SYMBOL Double layer capacitor 196 series DESCRIPTION CR rated capacitance, tolerance - 20/+ 80 %, measured by constant current discharge method UCT upper category temperature IL max. leakage current after 30 minutes at UR RI max. internal resistance at 1 kHz 1.0 F/5.5 V Nominal case size: Ø 21 x 7.5 mm; Form A Ordering code: MAL219612105E3 Former 12 NC: 2222 196 12105 Note Unless otherwise specified, all electrical values in Table 1 apply at Tamb = 20 °C, P = 86 to 106 kPa and RH = 45 to 75 %. Table 1 ELECTRICAL DATA AND ORDERING INFORMATION UR (V) CR (F) NOMINAL CASE SIZE ØDxL (mm) CASE CODE FORM UCT (°C) IL 30 min. (µA) RI 1 kHz (Ω) ORDERING CODE Standard series 0.047 13 x 7 2 A 70 69 120 MAL219612473E3 0.1 13 x 7 2 A 70 100 75 MAL219612104E3 0.22 13 x 7 2 A 70 135 75 MAL219612224E3 0.33 13 x 7 2 A 70 182 75 MAL219612334E3 0.47 21 x 7.5 4 A 70 216 30 MAL219612474E3 1.0 21 x 7.5 4 A 70 315 30 MAL219612105E3 0.047 13 x 9 3 A 85 69 300 MAL219622473E3 0.1 13 x 9 3 A 85 100 200 MAL219622104E3 0.47 21 x 9 5 A 85 216 50 MAL219622474E3 0.68 21 x 9 5 A 85 260 50 MAL219622684E3 0.047 11.5 x 13 1 B 70 69 120 MAL219632473E3 0.1 11.5 x 13 1 B 70 100 75 MAL219632104E3 0.22 11.5 x 13 1 B 70 135 75 MAL219632224E3 0.33 11.5 x 13 1 B 70 182 75 MAL219632334E3 0.047 13 x 9 3 A 70 69 300 MAL219613473E3 0.1 13 x 9 3 A 70 100 200 MAL219613104E3 0.47 21 x 9 5 A 70 216 50 MAL219613474E3 0.68 21 x 9 5 A 70 260 50 MAL219613684E3 5.5 High temperature series 5.5 Vertical, miniaturized series 5.5 High voltage series 6.3 www.vishay.com 164 For technical questions contact: [email protected] Document Number: 28362 Revision: 15-Apr-08 196 DLC Double Layer Capacitors Vishay BCcomponents MEASURING OF CHARACTERISTICS CAPACITANCE (C) Capacitance shall be measured by constant current discharge method. DISCHARGE CURRENT AS A FUNCTION OF RATED CAPACITANCE PARAMETER VALUE Rated capacitance, CR 0.047 Discharge current, ID 0.1 0.22 0.33 UNIT 0.47 0.68 0.1 1.0 F 1.0 mA LEAKAGE CURRENT (IL) U (V) Leakage current shall be measured after 30 minutes application of rated voltage UR: UR V(V) I L ( μA ) = ------------–4 10 2.0 V 0 time 30 min T (s) RS Fig.4 Voltage diagram for capacitance measurement 100 Ω + + C Capacitance value CR is given by discharge current ID, time T and rated voltage UR, according to the following equation: I D ( mA ) × 10 – 3 × T ( s ) C ( F ) = ------------------------------------------------------UR ( V ) – 2 Fig.7 Test circuit for leakage current A Curve 1: 1.0 F, 5.5 V Curve 2: 0.47 F, 5.5 V Curve 3: 0.22 F, 5.5 V Curve 4: 0.1 F, 5.5 V Curve 5: 0.047 F, 5.5 V RS = 100 Ω 102 Constant current discharger + V C IL (µA) 10 1 Fig.5 Test circuit for capacitance measurement 2 3 INTERNAL RESISTANCE (RI) AT 1 kHz 4 5 1 VC ( V ) R I ( Ω ) = --------------–3 10 1 10 20 30 40 50 time (hours) 1 mA A Fig.8 Typical leakage current as a function of time + C V 1 kHz Fig.6 Test circuit for RI measurement Document Number: 28362 Revision: 15-Apr-08 For technical questions contact: [email protected] www.vishay.com 165 196 DLC Double Layer Capacitors Vishay BCcomponents DISCHARGE CHARACTERISTICS Backup time of 196 DLC series capacitors depends on minimum memory holding voltage and discharge current (corresponding with the current consumption of the load). For minimum backup times of standard and vertical miniaturized series see Figs 9 and 10 (charging time ≥ 24 hours). MGA695 10 5 Figure 11 shows the backup time when a 196 DLC capacitor is discharged by a constant resistance (charging time ≥ 24 hours). The horizontal axis shows the initial value of discharge current if 5 V is connected to the capacitor via a fixed series resistor. EXAMPLE: 1 µA CORRESPONDS TO 5 MΩ AND 0.1 µA CORRESPONDS TO 50 MΩ The vertical axis shows that period of time during which the voltage drops from 5 to 2 V. backup time (s) 10 4 MLB203 10 3 4 5 2 10 10 10 -3 10 -2 10 1 102 3 Curve 1: 1.0 F, 5.5 V Curve 2: 0.47 F, 5.5 V Curve 3: 0.22 F, 5.5 V Curve 4: 0.1 F, 5.5 V Curve 5: 0.047 F, 5.5 V Voltage drop from 5.0 to 3.5 V 2 10 backup time (s) 1 2 10 3 -1 1 discharge current (mA) 10 Fig.9 Typical backup time as a function of discharge current Curve 1: 1.0 F, 5.5 V Curve 2: 0.47 F, 5.5 V Curve 3: 0.22 F, 5.5 V Curve 4: 0.1 F, 5.5 V Curve 5: 0.047 F, 5.5 V Voltage drop from 5.0 to 2.0 V by means of a fixed resistor 10-2 10 6 4 5 1 10-1 MGA696 backup time (s) 3 1 10 102 103 initial value discharge current (mA) Fig.11 Typical backup time as a function of initial discharge current 10 5 10 4 10 3 104 Curve 1: 1.0 F, 5.5 V Curve 2: 0.47 F, 5.5 V Curve 3: 0.22 F, 5.5 V Curve 4: 0.1 F, 5.5 V Curve 5: 0.047 F, 5.5 V Voltage drop: from 5.0 to 2.0 V 10-3 10-2 1 2 3 4 5 10-1 1 10 discharge current (mA) Fig.10 Typical backup time as a function of discharge current www.vishay.com 166 For technical questions contact: [email protected] Document Number: 28362 Revision: 15-Apr-08 196 DLC Double Layer Capacitors Vishay BCcomponents Table 2 TEST PROCEDURES AND REQUIREMENTS for standard and vertical miniaturized series (5.5 V; 70 °C) NAME OF TEST IEC 60384-4/ EN130300 subclause PROCEDURE (quick reference) REQUIREMENTS tensile strength; application of loading force for 10 seconds: Robustness of terminations 4.4 20 N (standard series) no breaks 5 N (vertical miniaturized series) ΔC/C: ± 10 % RI and IL ≤ spec. limit Resistance to soldering heat 4.5 solder bath; 260 °C; 5 seconds Solderability 4.6 solder bath; 235 °C; 2 seconds ≥ 75 % tinning 4.8 10 to 55 Hz; 1.5 mm; 3 directions; 2 hours per direction ΔC/C: ± 10 % RI and IL ≤ spec. limit 4.12 500 hours at 55 °C; RH 90 to 95 %; no voltage applied ΔC/C: ± 30 % RI ≤ 4 x spec. limit IL ≤ 2 x spec. limit 4.13 Tamb = 70 °C; 5.5 V applied; 1000 hours ΔC/C: ± 30 % RI ≤ 4 x spec. limit IL ≤ 2 x spec. limit 4.17 Tamb = 70 °C; no voltage applied; 1000 hours ΔC/C: ± 30 % RI ≤ 4 x spec. limit IL ≤ 2 x spec. limit 24 hours storage at room temperature after application of 5 V for 1 hour remaining voltage: ≥ 4 V step 1: reference measurement at + 20 °C of C, RI and IL step 2: measurement at - 25 °C step 3: measurement at + 20 °C step 4: measurement at + 70 °C step 5: measurement at + 20 °C ΔC/C: ± 30 % of + 20 °C value RI ≤ 5 x the + 20 °C value IL ≤ 4 x the + 20 °C value Vibration Damp heat, steady state Endurance Storage at upper category temperature Self discharge - Characteristics at high and low temperature 4.19 Document Number: 28362 Revision: 15-Apr-08 For technical questions contact: [email protected] www.vishay.com 167