RTC电路笔记

硬件电子工程师

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。
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4 \! t1 l! Z9 U8 vRTC 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。
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5 G3 L% ^  l8 g3 K9 U2 B; C4 w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。
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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。

( P2 Z$ `5 z0 z* G! H. J; L5 h8 Y; p知识点 2：电池可以是充电电池
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/ v$ S4 \* V% M! `$ Y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.
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# A4 a1 W5 `2 e知识点 3：电池用电时常计算
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& Y% c$ X" A- y% [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。

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& p' X) h; y! k: e1 N4 D2、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。

+ E) f- Q+ K; c电路如下：

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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
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$ }" \9 ?0 l; E+ a- Y0 w" r* f4 ^7 Q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！！

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0 L; f  Q6 ~: \- ^, w知识点 2：充电电路的电压需要核算好，否则充不满。

1 ?& z& ]. I, [( E( G8 ~4 B3 h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。
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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，RTC 电路的讲解就结束了今天就分享到这。