大多數(shù)Maxim實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）包括備用電源輸入。該備用電源允許 RTC 在主電源不存在時(shí)保持當(dāng)前時(shí)間和日期。本應(yīng)用筆記討論了可以使用的各種類(lèi)型的替代電源，以及設(shè)計(jì)人員在選擇備用電源時(shí)應(yīng)考慮的一些標(biāo)準(zhǔn)。

介紹

Maxim的首款實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）旨在將備用電源（如一次（不可充電）紐扣鋰電池等用作備用電源。此后，Maxim推出了內(nèi)置涓流充電器的更多RTC。自引入第一批RTC以來(lái)，有一些變化會(huì)影響系統(tǒng)要求，包括在制造中轉(zhuǎn)向IR回流焊以及對(duì)鋰電池運(yùn)輸和處置的限制。以下段落討論備用電池技術(shù)以及常用備用電源的優(yōu)點(diǎn)和局限性。

備用電源操作

早期的Maxim RTC有一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的電壓比較器電路來(lái)監(jiān)測(cè)V抄送并在 V 之間切換抄送和 V。.BAT用品。例如，DS1307使用比較器和分壓器切換到V。.BAT當(dāng) V抄送降至 V 電壓的大約 1.25 倍以下。.BAT.其它RTC，如DS1305/DS1306，在V時(shí)切換抄送低于 V。.BAT輸入電壓。使用這些設(shè)備時(shí)，必須注意確保V上的電壓。.BAT永遠(yuǎn)不會(huì)上升到足以導(dǎo)致設(shè)備無(wú)意中切換到 V。.BAT而V抄送處于正常工作電壓。外部充電電路必須限制最大充電電壓以防止這種情況發(fā)生。較新的Maxim RTC，其設(shè)計(jì)允許操作是否V抄送高于或低于 V 上的電壓。.BAT，使用內(nèi)部帶隙電壓基準(zhǔn)來(lái)確定何時(shí) V抄送太低，無(wú)法正常運(yùn)行。

下表列出了用于備用電源的常見(jiàn)電源技術(shù)。下表列出了影響選擇的關(guān)鍵參數(shù)。下表后面的段落討論了每種技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)。

只要電池溫度不超過(guò)+85°C，就可以對(duì)原鋰電池進(jìn)行波峰焊。 電池可以放置在回流焊后焊接的支架或手工焊接（選項(xiàng)卡式電池）。

充電期間的環(huán)境溫度。放電期間允許的環(huán)境溫度可能更高。

電池可以放置在回流焊后焊接的支架或手工焊接（標(biāo)簽式電池）。

總備份時(shí)間取決于每個(gè)充電周期之間的放電深度。

鋰原（BR和CR）電池

初級(jí)鋰紐扣電池通常用于RTC和內(nèi)存?zhèn)浞?。鋰電池具有高能量密度，因此在印刷電路板上占用少量空間。鋰電池?zé)o法承受紅外回流焊，因此電池必須在回流焊后焊接或插入支架中，從而增加成本。室溫及以下的自放電通常每年低于 1%。在高于約+60°C的溫度下，自放電迅速增加。最近的法規(guī)限制在客機(jī)上運(yùn)輸鋰原電池。其他法規(guī)管理電池在使用壽命結(jié)束時(shí)的處置，在某些情況下將負(fù)擔(dān)放在制造商身上。

鋰原電池的尺寸通常為RTC供電，以達(dá)到產(chǎn)品的預(yù)期壽命。要根據(jù) RTC 的電流消耗計(jì)算電池壽命，請(qǐng)將電池容量（以安培小時(shí)為單位）除以 RTC 的計(jì)時(shí)電流消耗。例如，DS1307 RTC（方波輸出關(guān)斷時(shí)）的計(jì)時(shí)電流最大為500nA。BR1225鋰原電池的額定值為48mAh。因此，（0.048 / 500e） ? 9 = 96，000 小時(shí)，或 4，000 天（近 11 年）。

電容器

大型低漏電電容器，有時(shí)稱(chēng)為超級(jí)電容，有時(shí)用于備用。與一次鋰電池相比，電容器的優(yōu)勢(shì)包括能夠?qū)﹄娙萜鬟M(jìn)行紅外回流，并且有關(guān)運(yùn)輸和處置的規(guī)定更少。但是，電容器需要充電電路，并在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)提供備份操作。容量可能會(huì)隨著使用而降低，尤其是在較高的工作溫度下。

有關(guān)備用電容器以及如何計(jì)算給定電容器尺寸的備份時(shí)間的更多信息，請(qǐng)參考應(yīng)用筆記3517：根據(jù)涓流充電器實(shí)時(shí)時(shí)鐘估算超級(jí)電容器備份時(shí)間。要確定備份時(shí)間，請(qǐng)參閱在線(xiàn)超級(jí)電容器計(jì)算器（適用于涓流充電器 RTC）。

鎳氫和鎳鎘電池

可充電鎳氫 （NiMH） 或鎳鎘 （NiCd） 電池與這種涓流充電器中使用的浮充技術(shù)不兼容。因此，在使用這些電池化學(xué)成分中的任何一種時(shí)，必須注意避免潛在的危險(xiǎn)副作用。

注意：如果使用鎳氫或鎳鎘電池，請(qǐng)勿啟用涓流充電器。

為鎳氫或鎳鎘電池充電需要控制充電電流和監(jiān)測(cè)電池溫度，以防止過(guò)度充電/內(nèi)部氣體形成。這些電池可以安全地充電（外部），使用適合該特定化學(xué)成分的電路。然后，電池應(yīng)安裝在最終應(yīng)用中，就好像它是主（不可充電）電池一樣。

NiMH和NiCD電池具有相對(duì)較高的自放電率：在室溫下，NiCd每月約10%，NiMH每月約20%。典型工作充電溫度范圍約為 0°C 至 +40°C。 鎳氫和鎳鎘電池必須在印刷電路板經(jīng)過(guò)回流焊后手工焊接或放置在電池座中。過(guò)度充電會(huì)縮短電池壽命。在某些地區(qū)，電池在使用壽命結(jié)束時(shí)的處置可能會(huì)受到監(jiān)管。鎳氫和鎳鎘電池壽命受充電/放電循環(huán)次數(shù)的限制。

鋰二次 （ML） 電池

ML電池需要調(diào)節(jié)電壓充電源。必須密切調(diào)節(jié)最大電壓，否則會(huì)發(fā)生永久性損壞，而電壓過(guò)低會(huì)導(dǎo)致充電不完全。ML電池受到與鋰原電池相同的運(yùn)輸和處置法規(guī)的約束。DS12R885/DS12R887 RTC包括一個(gè)充電器，片內(nèi)具有所需的電壓和電流限值。DS12R887 RTC將ML單元集成在BGA封裝中。

二次電池的一個(gè)問(wèn)題是它們?cè)谡Ｊ褂脡勖陂g可以承受的充電/放電循環(huán)次數(shù)。對(duì)于ML電池，充電循環(huán)次數(shù)與放電深度直接相關(guān)，詳見(jiàn) 錳鋰可充電電池壽命計(jì)算器，用于確定ML電池壽命的在線(xiàn)工具。

結(jié)論

沒(méi)有一種RTC備用電源適合所有應(yīng)用。設(shè)計(jì)人員必須使用預(yù)期系統(tǒng)壽命、政府法規(guī)和制造要求等標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇最適合應(yīng)用的備用電源。利用這些標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以選擇合適的RTC備份電源技術(shù)。

審核編輯：郭婷