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实时时钟芯片应用设计时必须要考虑的事项

导读: 实时时钟芯片(RTC)允许一个系统能同步或记录事件,给用户一个易理解的时间参考,这里分享一些实时时钟芯片的设计资料,以及工程师在应用设计时应为了避开设计时出现的问题。

  总述

  实时时钟芯片(RTC)允许一个系统能同步或记录事件,给用户一个易理解的时间参考。由于RTC的应用越来越广泛,为了避开设计时出现的问题,设计者应熟悉RTCs。

  选择接口

  RTC可用的总线接口范围很宽。串行接口包括2线(I2C),3线和串行外设接口(SPI)。并行接口包含多总线(多数据和地址线)和带单独地址及字节数据输入的设计。接口的选择通常由所用的处理器类型决定,很多处理器包括2线或SPI接口。其它的,如8051处理器及其派生的处理器支持多路地址和数据总线。时间保持非易失性(NV) RAM和SRAM用相同的控制信号,许多处理器都提供这种方便的接口,也包括各种不同的用电池组支持的RAM。最后,看不见的时钟隐藏电池供电的RAM中并可用64位的软件协议去访问时钟。

  备用电池的功能

  在有的应用中,例如VCRS,如果去掉电源, 会丢失时间和日期信息,。许多新的应用中,即使主电源去掉了, 要求时间和日期信息应保持有效。为了保持时钟晶振运行,要用到一个主电源或者备用电源,或者一个大容量的电容。在这种情况下,时钟芯片必须能够在两个电源之间进行切换。

  如果有一个电池,例如钮扣型锂电池用作备用电源,当在用备用电源工作时RTC应设计成尽可能少的消耗功耗。电源切换电路,一般情况下由主电源供电,会使电源切换到电池供电,并使RTC进入低功耗模式。微处理器和RTC之间的通信通常锁定(称为写保护),用来使电池供电电流最小和防止数据损坏。

  许多时钟芯片都包括一个晶振控制位,通常称之为时钟中断(CH)或是晶振使能位(/EOSC)。此位通常位于秒寄存器或控制寄存器的最高位(位7),几乎在有这位的所有时钟芯片中,初始电池上的首选状态对于晶振来说是无效的。这允许系统设计者提出制造流程,在安装和测试后,用Vbat进行供电,通常用个锂电池。此时晶振处于一个停止状态,保存电池到系统电压可以工作。在这个点上,软件/硬件应该启动晶振并促使处理时间和日期。

  在一般情况下,锂电池的工作温度是-40℃到+85℃。电池不能暴露在+85℃以上的环境中。含电池和暴露电池的引脚的封装,例如灵敏性插座,不应接触到水。浸水使电池短路,因此耗尽电池。

  时钟模块,启封和保存限期

  在备用电池模式下,时钟的电流消耗主要来自晶振。所有带有嵌入晶振和电池组的时钟模块在出厂时已经形成在里面了并且晶振是不工作的。当晶振不工作时,电池的电流小于自放电电流,或处于室内温度时每年的0.5%.

  一些时间保持非易失性(NV) RAM模块用到时钟控制IC和一个SRAM,它们从厂家出来时,晶振不工作且电池对SRAM的供电是不连续的。VCC第一次去掉后,电池就连接到SRAM上,这个功能常称为“启封”,用于保存电池直到模块首次使用。其它时间保持非易失性(NV) RAM模块是单片集成电路(在一块IC中有控制器和SRAM),不需要启封。

  模块封装

  时间保持非易失性(NV) RAM,多路总线时钟,一些看门狗和隐形时钟都可用于模块或者电源帽封装。模块内部嵌入一个32.768Hz的晶振和一个锂电池,使得设计PCB变得更容易。然而,晶振和电池不能容耐再次回流期间的温度。在再次回流后,模块可以用手附上或插到座子上。只要锂电池不会暴露在85℃以上温度,模块也可以用波焊的方法焊到PCB上。

  电源帽产品采用两片结构来提供一种能再次回流过程的表面焊接设备。用标准的回流技术可将含有RAM和时钟的模块底部安装到电路板上。在焊接之后, 含有灵敏性电池和晶振的电源帽上部会突然折断到底部。

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责任编辑:Alvin
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