【基础知识】RTC电路讲解及笔记

sunsili

【基础知识】RTC电路讲解及笔记

最近一兄弟分享了他写的RTC笔记，我觉得还是挺不错的，征求其意见后发出来给兄弟们看看。

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。

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。

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 14 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，RTC 电路的讲解就结束了今天就分享到这。