EPSON愛普生RTC+松下Panasonic電池的組合應用

IoT(Internet of things)，物聯(lián)網(wǎng)開辟了大量新應用，產(chǎn)生了更多對監(jiān)控或者控制功能的渴望，但功耗也隨著功能的增加而增加。如果一個設備始終一直在工作并要求超低功耗。可以考慮使用RTC，因為RTC實時時鐘是一直在工作的。

01 電流消耗

今天一切都聲稱是低功率（LP）。下一代應用程序可能只有輕微的功率減小就已經(jīng)貼上了低功率LP標簽。對于電池供電的系統(tǒng)，必須考慮實際的電流消耗與電池容量的關系。

可穿戴式，便攜式和許多IoT應用被迫使用最少的能量以減小功耗。利用低電壓電源是一個很好的起點，因為大多數(shù)耗散都具有歐姆特性。選擇并優(yōu)化電路以實現(xiàn)最低功耗。不同元件的比較說明了單個電流消耗的大小：微控制器單元（MCU）不需要連續(xù)運行！

02 電流消耗隨時間變化

示例：無線遠程監(jiān)控模塊。功能：根據(jù)控制系統(tǒng)的變化定期檢查傳感器，并且將大偏差值傳輸?shù)交?。（Implementation A）在典型情況下，動作發(fā)生在時間a）的隨機點。動作b）消耗最大電流。微控制器c）一直在運行以及時準備好以捕獲必要的動作。集成在微控制器d）中的RTC允許對動作加時間戳。e）顯示了總的電流消耗。

借助LOW POWER RTC模塊 (Implementation B），微控制器僅定期起來查看是否有動作要處理c'），其他沒有事件處理的時間恢復到休眠模式，因此平均電流c''）可能降低到技術上的最小值。在實際情況下，動作時間（MCU處理事件）可能只是持續(xù)時間很短，只占整個時間段的一小部分，因此節(jié)省f）代表了主要部分。

03 在系統(tǒng)級別上進行低功耗劃分

在設計早期階段考慮供電架構架構是一種良好的做法。電源線應按照不同功能塊可以完全關閉的方式進行布線。

3.1

過程監(jiān)視模塊的通用示例

a）理想情況下，所有傳感器都會連續(xù)激活（每秒1000次），但這是至關重要的嗎？仔細研究每個單獨的塊可以探索降低功耗的潛力，只需延長采樣之間的時間。

b）傳感器1：只要溫度<55°C，每分鐘只需讀取一次。當溫度高于55°C，必須每10秒檢查一次。

c）傳感器2：水位不能快速變化，因此每15分鐘檢查一次就足夠了。

d）通信：通信模塊將在固定時間每天通信一次，或者在參數(shù)超過臨界限值時立即通信。

3.2

關鍵點

關閉電源后，檢查所有線路的漏電流。標準FET開關很容易泄漏幾μA數(shù)量級的電流。具有開漏配置的通信線路也是潛在的漏電流來源。確保上拉電阻連接到控制器電源。用于開關電源的二極管必須是低泄漏肖特基型。

必須關閉測試頻率輸出并配置為最低功耗。

04 控制活動級

在以下情況下達到最低的系統(tǒng)功耗：

只有一個超低功耗設備始終保持開啟狀態(tài)，控制定期喚醒并保持時間。

關閉所有其他塊，如果不可行，該模塊需要進入休眠狀態(tài)或最低功耗空閑模式。這可能意味著>> 95％的時間內(nèi)唯一的需要供電的電路是RTC模塊。

05 選擇關鍵器件

5.1

Epson的RTC模塊

Epson的RTC模塊優(yōu)于具有單獨Xtal的通用RTC，尤其適用于物聯(lián)網(wǎng)和電源關鍵應用。以Epson的RX8111, RX4111, RX8010SJ 等為例，將RTC電路與32.768 kHz晶振集成到模塊中，具有如下的優(yōu)勢：

·RX8111CE

RX8111是一款擁有I2C接口和溫度補償功能的新型實時時鐘芯片，RTC模塊體積很小，具有內(nèi)置的頻率調(diào)整后的32.768 kHz晶體單元和自動電池切換功能。還配備了時間戳功能，用于記錄和存儲時間信息。適合用于工廠自動化設備，辦公設備，手持終端，安全設備和其他小型電子產(chǎn)品等產(chǎn)品。

·RX4111CE

RX4111是一款擁有SPI接口和溫度補償功能的新型實時時鐘芯片，RTC模塊體積很小，具有內(nèi)置的頻率調(diào)整后的32.768 kHz晶體單元和自動電池切換功能。還配備了時間戳功能，用于記錄和存儲時間信息。適合用于工廠自動化設備，辦公設備，手持終端，安全設備和其他小型電子產(chǎn)品等產(chǎn)品。

·RX8010SJ

1.高可靠性及穩(wěn)定性，采用內(nèi)置32.768KHz晶體，減輕用戶對電路匹配的負擔和環(huán)境對晶體電路的影響。

2.軟件對于系統(tǒng)的工作狀態(tài)需要進行監(jiān)控，以保證數(shù)據(jù)的正確和可靠性。8010 提供一個標志 VLF，該標志位的主要功能是檢測內(nèi)部晶體是否停振，當系統(tǒng)受到干擾或重新上電復位，VLF 就有可能被置位。獨立的RTC模塊可以作為完全獨立的看門狗來監(jiān)控執(zhí)行期間的軟件。

3.SOP 8 小型化封裝， 引腳兼容NXP，Maxim/Dallas等多家RTC。用戶可在現(xiàn)有的電路上方便應用測試。

4.由于振蕩器電路采用密封封裝，外部無法觸及高阻抗觸點，因此可承受惡劣的環(huán)境條件，如潮濕和灰塵污染。晶體和RTC電路的距離非常小降低了對雜散信號耦合的敏感性。

5.時鐘精度5 /-23PPM，由EPSON工廠出廠時每片調(diào)整，以保證精度要求。

5.2

松下電池

作為RTC的備用電源，松下紐扣電池很受歡迎。一顆穩(wěn)定的電池所帶來的效果，會大大延續(xù)產(chǎn)品的使用壽命。

松下的一次性紐扣電池CR2032，它的特性如下:

· 體積?。害?0毫米，厚度3.2毫米

· 恒定電源電壓：3.0 V

·容量：225 mAh

·高可用性

·知名品牌：Panasonic

下圖為松下常見的CR-2032電池，在20°常溫環(huán)境下，配合Epson nA級別RTC，可以達到15年以上持續(xù)供電，保持產(chǎn)品在任何情況下，是RTC備電的穩(wěn)定的后勤保障。

而這一切的秘密，來源于松下電池的低內(nèi)阻。

?內(nèi)阻是指電流通過電池時所受到的阻力。電池的內(nèi)阻是化學電源的一個極為重要參數(shù)，它直接影響電池的工作電壓，工作電流，輸出的能量與功率，從功率和能量輸出的角度來看化學電源的內(nèi)阻越小越好。

?電池內(nèi)阻與材料（正負極材料，隔膜，電解液等），結構以及裝配過程有關。一顆“好”的電池應該保證在產(chǎn)品的后期，也要保持低內(nèi)阻，才能確保其產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

?另外，松下還擁有全業(yè)界最穩(wěn)定的一次鋰氟化碳電池（BR電池）系列，溫度范圍更廣，持續(xù)放電能力更強。