RTC壽命探討以及RTC周圍器件如何選型

有感興趣的同志們可以一起來探討下.

目前幾乎所有的電子產(chǎn)品中都會(huì)帶有RTC功能，因此有必要探討下RTC電路以及如何設(shè)計(jì)可以延長RTC電池的壽命。

下面我們一起來看看以下圖中的電路，RTC部分的供電電路如下圖，產(chǎn)品發(fā)布市場(chǎng)半年之后，就提示更換RTC電池，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)期的5年壽命。

1）分析原因

產(chǎn)品返回之后，我們換上新的RTC電池，串聯(lián)高精度萬用表去測(cè)量電流，發(fā)現(xiàn)RTC的工作電流高達(dá)100uA,和我們當(dāng)初設(shè)計(jì)的5uA背道而馳。我們懷疑的點(diǎn)有：

a.二極管D3漏電流較大，設(shè)備斷電時(shí)，通過D3倒流到系統(tǒng)的電源上；

b.RTC芯片影響，原來的RTC芯片為NXP-PCF8563P,手冊(cè)上描述備用電池下功耗0.25uA,中途有更換國產(chǎn)的RTC；

c.RTC電源上有漏電流，例如電容的漏電流；

d.電阻R71的影響；

排除法，先將D3去除，電流只減小1uA左右；接著排除RTC電源電容漏電流的影響，去除電容電流仍有100uA；將RTC芯片更換成NXP-PCF8563P,電流正常，大約4uA，接著換回***，同時(shí)將電阻R73換成100R，電流也正常，只有4uA左右；引出了兩個(gè)疑問：

1.RTC電源上的串聯(lián)電阻多大比較合適？

2.為何串聯(lián)10K之后限流電阻會(huì)導(dǎo)致RTC芯片不僅電流沒減小反而增大了？

首先我們明白這個(gè)電阻作用是限流，參考各個(gè)廠家的紐扣電池，都是要求電池在任何情況下不能短路，否則會(huì)炸裂；因此一旦發(fā)生后級(jí)短路時(shí)，限流電阻必須將電流限制在最大持續(xù)放電電流以內(nèi)，運(yùn)行的產(chǎn)品工作不正常，但是不允許產(chǎn)品起火或者爆炸。

以CR2025為例，此型號(hào)的限流電阻R=V/I=3V/3mA=1KΩ，對(duì)電池來說電阻必須比這大，不能比這個(gè)小。串聯(lián)10K為啥電流變大；首先了解RTC芯片的特性，其有兩種工作模式，工作時(shí)時(shí)在這兩種模式下切換，每種模式下RTC芯片都理解為一個(gè)恒流源，串10K電阻，當(dāng)流過100uA時(shí)，電阻上的壓降將達(dá)到1V,若此時(shí)電池的電壓只有2.6V，則RTC芯片的工作電壓只有1.6V，如果電池電壓更小，RTC芯片獲得的電壓更低，由于RTC芯片的工作電壓范圍更廣，但需要的電流基本不變，為了獲得足夠的電流，就的降低電阻，導(dǎo)致電流增大。***可能在正常工作和備用模式下切換的時(shí)候切換邏輯不清晰，導(dǎo)致使用電池時(shí)候也進(jìn)入正常工作模式。

2）解決方案

綜上分析，為了延長電池的壽命，主要是降低RTC回路數(shù)的電流，回路上的損耗主要有：電阻，二極管，RTC芯片，電容；

1.RTC電池的模式電流：大部分廠家在電池模式下能做到nA~1uA,按照1uA算；

2.二極管的漏電流：盡可能選漏電流小的二極管，例如BAS70等

3.電容損耗也體現(xiàn)在漏電流，RTC電池對(duì)電源要求不高，使用100nF的電容濾波即可，漏電流可以評(píng)估約0.5uA。

4.電阻損耗：基本忽略不計(jì)；

3）電池壽命的估算

以CR2025為例，T=150mAH*95%/(二極管的漏電流1uA+RTC電流1uA+電容漏電流0.5uA)=57000H=6.5年；

4）最終的解決方案如下：

二極管更換成更低漏電流1uA的BAS70系列，電阻值串聯(lián)在電池端，防電池短路，電流限制在3mA;

審核編輯：湯梓紅