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RTC电路笔记,初学者必备!

2023/6/14 15:28:05      点击:


       1、关于RTC电路


        在很多应用中,需要RTC电路,而此电路的作用是让时间持续不间断,如摄像头需要记录每次录像的实时时间,在断电状态下,再重启时间不会丢失,这种属于自带录像功能的摄像。如果摄像头不带录像功能的,在录像端一定有RTC电路。

其实RTC电路简单,一颗RTC芯片,一颗32.768KHZ的晶体,一颗电池或者一颗带充电功能的电池。下面,简单讲一个RTC电路。


                    


        如上图所示,此芯片为DS1339U-33+,3.3V供电,pin1和pin2脚接32.768KHZ的晶体,pin8脚接3.3V电源,pin3脚电池供电,这颗芯片的电源供电和电池供电不需要二极管,内部有切换电路,当3.3V电源断电后自动无缝切换到电池供电,控制方式I2C如上图pin6和pin5脚,此接口并接在I2C总线上,芯片地址:1101000,查阅芯片资料有介绍芯片的地址,所用晶体规格有明确说明32.768KHZ的晶体需要6pf负载电容,常规的32.768KHZ晶体都是12.5pF。


        知识点1:3.3V如何与电池切换?


        此颗芯片有个Vpf值,也就是电源跌落电压点2.7-2.97V,假如VCC3.3V<Vpf,VCC3.3V<Vbat,切换电池供电,也就是正常供电供电状态下,VCC3.3V只要不断电就不会小于Vpf,此种情况只有在电源出现故障的情况才会发生,通常都会大于Vpf。


        知识点2:电池可以是充电电池。


        在电池充电上的应用比较麻烦,即要考虑充电电压,又要考虑供电电源与I2C总线的电平匹配,假如是5V电平总线,用充电电池上好选择。假如是3.3V供电,能兼容更多的I2C总线,所以通常都是固定容量的电池,例如上图的CR1632 125mA。


        知识点3:电池用电时常计算。


        DS1339U-33+在Vbat供电时,最大的供电电流是1uA,125mA的电池能用多久,125x1000/1=125000小时,按照这样计算电池能用14年,但是电池的自耗电3年内10%,也就是112.5mA,也能用12.8年,那这个时间已经很长了,考虑到气候温度的影响,再怎么用也有6年没问题。


                   


        2、RTC充电电池的应用


        前面讲到RTC电路有带充电池的,这种电路通常应用在RTC电路耗电比较大的,例如某录像设备的主控芯片自带的RTC电路耗电在20uA,I2C接口有限的情况下,RTC电路又不得不采用芯片自带的RTC电路,至此别无它法,只能硬着头皮上,那就只能用到小容量的充电电池或者超级电容。

电路如下:


                   


        第一节的知识点2,有讲述过充电电路没这么简单,不简单的原因是,标称电压不在3.3V,而是3.6V,充满电后可能达到4.2V,在电路中不能直接使用,否则电平不匹配,加上去也是徒劳。而且还有充电电压要求,上图中明确规定电池的充电电压范围是3.4-3.55V,那怎么办?


        得想法子降压,所以上面电路中,R38和R65就是为充电电压降压,先将电压降下来才能充电,不然电池会充爆。5.2/(240+1000)*1000=4.19V,再减去充电时产生的二极管压降就是3.5V。


        用5.2V的原因是,源电路已经将电压调高到5.2V。充电电压满足后,就能正常充电。5.2V同时给U12转换一个1.8V给RTC供电,也就是在主电源没断电的状态下,LDO_VCCIN的电压电压高于D8输出的电压,此时D8是截止的,放不出电,但是主电源没电的状态下,充电电池就从D8输出给U12,达到送到RTC供电的目的,原理已经讲明白了,下面说一下知识点。


        知识点1:D4 D6 D8是否可以用肖特基二极管?


        答案是否定的,原因就是肖特基二极管的漏电流比较大有1mA以上,见下表(肖特基二极管)即使你用了充电池,也保不了你RTC电路会有断电的情况。计算一下,20mA的充电电池,漏电1mA,也就是24小时不到,只要你有断电超过24小时,电池就没电了,时间又需要重新设置,有充电电池也无济于事。那1N4148的漏电流是多少,约1uA件下表(1N4148),是肖特基二极管的1000倍,所以放心使用,电不怕漏。这个很重要的知识点,切记!!

                   


        知识点2:充电电路的电压需要核算好,否则充不满。


        知识点3:后级的U12 LDO需要功耗低的,如果它是个耗电大户,也是白搭。


        知识点4:多次确认主控自带RTC电路的供电是否能用低压供电,因为低压供电的时候功耗会更小,电池用得更久。


        这一篇知识点比较多如二极管漏电、LDO低功耗、充电电压等,都是制约着此种充电电路的原因,所以不是那么简单。有人也用超级电容做RTC电池,但是超级电容体积太大,选得不好的超级电容漏电也大,所以电路设计时更加谨慎


        好了,关于RTC电路的讲解,今天就分享到这儿了,希望能对大家有所帮助。