为实时时钟选择备份源的标准

来源：analog 发布时间：2023-09-04

摘要： 大多数Maxim实时时钟(rtc)包括一个备用电源的电源输入。这个备用电源允许RTC保持当前的时间和日期，而主电源缺席。本应用笔记讨论了可以使用的各种类型的备用电源，以及设计人员在选择备用电源时应考虑的一些标准。

Maxim的第一个实时时钟(rtc)被设计成一个备用电源，比如一个主要的(不可充电的)锂硬币电池，可以用作备用电源。从那时起，Maxim又推出了内置涓流充电器的rtc。自第一批rtc推出以来，有一些变化影响了系统需求，包括在制造过程中转向红外回流，以及对锂电池运输和处置的限制。以下各段将讨论电池备用技术以及常用备用电源的优点和局限性。

备用供电操作

早期的Maxim rtc有一个相对简单的电压比较器电路来监测V(CC)和V(BAT)电源之间的切换。例如，DS1307使用比较器和分压器在V(CC)降至V(BAT)上电压的约1.25倍以下时切换到V(BAT)。其他rtc，如DS1305/DS1306，在V(CC)低于V(BAT)输入电压时切换。在使用这些设备时，必须注意确保V(BAT)上的电压不会升高到足以导致设备在V(CC)处于正常工作电压时无意切换到V(BAT)。外部充电电路必须限制最大充电电压，以防止这种情况的发生。较新的Maxim rtc，其设计允许操作，无论V(CC)高于或低于V(BAT)上的电压，使用内部带隙电压基准来确定何时V(CC)太低而无法正常工作。

备电的常用供电技术如下表所示。该表列出了影响选择的关键参数。下表的段落讨论了每种技术及其优缺点。

表1、常用备份电源和关键选择标准
技术	工作温度(℃)	PC板附件	自放电率	处理/ 交通限制	充电电路/ 周期	备份时间
主要锂	-30 ~ +80	波焊(1)	低	高	N/A	长
电容器	-40 ~ +85	SMT	高	低	简单/无限	短
可充电(镍镉/镍氢)	0到+40(2)	手焊(3)	媒介	媒介	简单/≈500	短
Reflowable毫升	-20 ~ +60	SMT	低	高	电压12->1000	中(4)

只要电池温度不超过+85°C，一次锂电池可以波峰焊。电池可以放在支架上，也可以在回流后手工焊接(标签电池)。
充电时的环境温度。放电时允许的环境温度可能更高。
电池可以放在支架上，也可以在回流后手工焊接(标签电池)。
总备用时间取决于每次充电周期之间的放电深度。

原生锂(BR和CR)电池

初级锂硬币电池通常用于RTC和存储备份。锂电池具有高能量密度，因此在PC板上占用的空间很小。锂电池不能承受红外回流，因此电池必须在回流后焊接或插入支架，从而增加了成本。在室温及以下自放电通常每年少于1%。当温度高于+60°C时，自放电迅速增加。最近的法规限制了在客机上运输锂电池。其他法规管理电池寿命结束时的处理，在某些情况下将负担放在制造商身上。

锂原电池的尺寸通常是为了在产品的预期寿命内为RTC供电。要根据RTC的电流消耗来计算电池寿命，将电池容量(以安培小时为单位)除以RTC的计时电流消耗。例如，DS1307 RTC的计时电流(方波输出关闭)被指定为最大500nA。一个BR1225锂原电池的额定电压为48mAh。因此，(0.048 / 500e)-9 = 96,000小时，即4,000天(约11年)。有关计算电池寿命的更多信息，请参阅应用说明505，锂硬币电池:预测应用寿命。

以下是一些硬币锂电池制造商网站的链接列表:

松下 :原电池
索尼 :微型电池

电容器

大型低漏电电容器，有时被称为超级电容器，有时用于备用。电容器优于初级锂电池的优点包括能够对电容器进行红外再流，并且有关运输和处置的规定较少。然而，电容器需要充电电路，并提供相对较短时间的备用操作。容量可能随着使用而下降，特别是在较高的工作温度下。

有关备用电容器的其他信息以及如何计算给定电容器尺寸的备用时间，请参阅应用说明3517，在涓流充电器实时时钟上估计超级电容器备用时间。要确定备份时间，请参考在线超级电容器计算器(用于涓流充电器rtc)。

以下是一些电容器制造商网站的链接列表:

松下:黄金电容器
东京公司:超级电容器
坎塔尔:双层电容器
库珀电子技术:超级电容器

镍氢电池和镍镉电池

可充电的镍氢(NiMH)或镍镉(NiCd)电池与该涓流充电器中使用的浮充技术不兼容。因此，在使用这两种电池化学物质时，必须注意避免潜在的危险副作用。

注意:如果使用镍氢或镍镉电池，请不要开启涓流充电器。

给镍氢电池或镍镉电池充电需要控制充电电流和监测电池温度，以防止过充/内部气体形成。这些电池可以安全地(外部)充电，使用适合特定化学物质的适当电路。然后电池应该安装在最后的应用程序，如果它是一个初级(不可充电)电池。

镍氢电池和镍镉电池具有较高的自放电率:室温下，镍镉电池的自放电率约为每月10%，镍氢电池的自放电率为每月20%。典型的充电温度范围约为0°C至+40°C。镍氢电池和镍镉电池必须手工焊接，或在PC板通过回流后放置在电池座中。过度充电会降低电池的寿命。在某些地区，电池寿命结束时的处理可能会受到管制。镍氢电池和镍镉电池的寿命受到充电/放电循环次数的限制。

以下是一些可充电电池制造商网址的连结:
松下 :原电池
东芝SCiB 可充电电池