最近一兄弟分享了他寫的RTC筆記,我覺得還是挺不錯的,征求其意見后發(fā)出來給兄弟們看看。
1、關于 RTC 電路
在很多應用中,需要 RTC 電路,而此電路的作用是讓時間持續(xù)不間斷,如攝像頭需要記錄每次錄像的實時時間,在斷電狀態(tài)下,再重啟時間不會丟失,這種屬于自帶錄像功能的攝像。如果攝像頭不帶錄像功能的,在錄像端一定有 RTC 電路。
RTC 電路簡單,一顆 RTC 芯片,一顆 32.768KHZ 的晶體,一顆電池或者一顆帶充電功能的電池。下面簡單講一個 RTC 電路。
此芯片為 DS1339U-33+,3.3V 供電,pin1 和 pin2 腳接 32.768KHZ 的晶體,pin8 腳接 3.3V電源,pin3 腳電池供電,這顆芯片的電源供電和電池供電不需要二極管,內部有切換電路,當 3.3V 電源斷電后自動無縫切換到電池供電,控制方式 I2C 如上圖 pin6 和 pin5 腳,此接口并接在 I2C 總線上,芯片地址:1101000,查閱芯片資料有介紹芯片的地址,所用晶體規(guī)格有明確說明 32.768KHZ 的晶體需要 6pf 負載電容,常規(guī)的 32.768KHZ 晶體都是 12.5pF。
知識點 1:3.3V 如何與電池切換
此顆芯片有個 Vpf 值,也就是電源跌落電壓點 2.7-2.97V,假如 VCC3.3V<Vpf,VCC3.3V<Vbat,切換電池供電,也就是正常供電供電狀態(tài)下,VCC3.3V 只要不斷電就不會小于 Vpf,此種情況只有在電源出現(xiàn)故障的情況才會發(fā)生,通常都會大于 Vpf。
知識點 2:電池可以是充電電池
在電池充電上的應用比較麻煩,即要考慮充電電壓,又要考慮供電電源與 I2C 總線的電平匹配,假如是 5V 電平總線,用充電電池上好選擇。假如是 3.3V 供電,能兼容更多的 I2C總線,所以通常都是固定容量的電池,例如上圖的 CR1632 125mA.
知識點 3:電池用電時常計算
DS1339U-33+在 Vbat 供電時, 最大的供電電流是1uA,125mA 的電池能 用多久,125x1000/1=125000小時,按照這樣計算電池能用 14 年,但是電池的自耗電 3 年內 10%,也就是 112.5mA,也能用 12.8 年,那這個時間已經很長了,考慮到氣候溫度的影響,再怎么用也有 6 年沒問題。
2、RTC 充電電池的應用
前面講到 RTC 電路有帶充電池的,這種電路通常應用在 RTC 電路耗電比較大的,例如某錄像設備的主控芯片自帶的 RTC 電路耗電在 20uA,I2C 接口有限的情況下,RTC 電路又不得不采用芯片自帶的 RTC 電路,至此別無它法,只能硬著頭皮上,那就只能用到小容量的充電電池或者超級電容。
電路如下:
第一節(jié)的知識點 2,有講述過充電電路沒這么簡單,不簡單的原因是,標稱電壓不在 3.3V,而是 3.6V,充滿電后可能達到 4.2V,在電路中不能直接使用,否則電平不匹配,加上去也是徒勞。而且還有充電電壓要求,上圖中明確規(guī)定電池的充電電壓范圍是 3.4-3.55V,那怎么辦?得想法子降壓,所以上面電路中,R38 和 R65 就是為充電電壓降壓,先將電壓降下來才能充電,不然電池會充爆。5.2/(240+1000)*1000=4.19V,再減去充電時產生的二極管壓降就是 3.5V。用 5.2V 的原因是,源電路已經將電壓調高到 5.2V。充電電壓滿足后,就能正常充電。5.2V 同時給 U12 轉換一個 1.8V 給 RTC 供電,也就是在主電源沒斷電的狀態(tài)下,LDO_VCCIN 的電壓電壓高于 D8 輸出的電壓,此時 D8 是截止的,放不出電,但是主電源沒電的狀態(tài)下,充電電池就從 D8 輸出給 U12,達到送到 RTC 供電的目的,原理已經講明白了,下面說一下知識點。
知識點 1:D4 D6 D8 是否可以用肖特基二極管
答案是否定的,原因就是肖特基二極管的漏電流比較大有 1mA 以上,見下表(肖特基二極管)即使你用了充電池,也保不了你 RTC 電路會有斷電的情況。計算一下,20mA 的充電電池,漏電 1mA,也就是 24 小時不到,只要你有斷電超過 24 小時,電池就沒電了,時間又需要重新設置,有充電電池也無濟于事。那 1N4148 的漏電流是多少,約 1uA 件下表(1N4148),是肖特基二極管的 1000 倍,所以放心使用,電不怕漏。這個很重要的知識點,切記!!
知識點 2:充電電路的電壓需要核算好,否則充不滿。
知識點 3:后級的 U12 LDO 需要功耗低的,如果它是個耗電大戶,也是白搭。
知識點 4:多次確認主控自帶 RTC 電路的供電是否能用低壓供電,因為低壓供電的時候功耗會更小,電池用得更久。
這一篇知識點比較多如二極管漏電、LDO 低功耗、充電電壓等,都是制約著此種充電電路的原因,所以不是那么簡單。有人也用超級電容做RTC 電池,但是超級電容體積太大,選得不好的超級電容漏電也大,所以電路設計時更加謹慎,RTC 電路的講解就結束了今天就分享到這。
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原文標題:RTC電路筆記
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