為實時時鐘選擇備份源

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

介紹

Maxim的首款實時時鐘（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，有一些變化會影響系統(tǒng)要求，包括在制造中轉(zhuǎn)向IR回流焊以及對鋰電池運輸和處置的限制。以下段落討論備用電池技術(shù)以及常用備用電源的優(yōu)點和局限性。

備用電源操作

早期的Maxim RTC有一個相對簡單的電壓比較器電路來監(jiān)測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時切換抄送低于 V。.BAT輸入電壓。使用這些設(shè)備時，必須注意確保V上的電壓。.BAT永遠(yuǎn)不會上升到足以導(dǎo)致設(shè)備無意中切換到 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)來確定何時 V抄送太低，無法正常運行。

下表列出了用于備用電源的常見電源技術(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。

只要電池溫度不超過+85°C，就可以對原鋰電池進行波峰焊。 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）。

總備份時間取決于每個充電周期之間的放電深度。

鋰原（BR和CR）電池

初級鋰紐扣電池通常用于RTC和內(nèi)存?zhèn)浞荨ｄ囯姵鼐哂懈吣芰棵芏?，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)限制在客機上運輸鋰原電池。其他法規(guī)管理電池在使用壽命結(jié)束時的處置，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 的電流消耗計算電池壽命，請將電池容量（以安培小時為單位）除以 RTC 的計時電流消耗。例如，DS1307 RTC（方波輸出關(guān)斷時）的計時電流最大為500nA。BR1225鋰原電池的額定值為48mAh。因此，（0.048 / 500e） ? 9 = 96，000 小時，或 4，000 天（近 11 年）。

電容器

大型低漏電電容器，有時稱為超級電容，有時用于備用。與一次鋰電池相比，電容器的優(yōu)勢包括能夠?qū)﹄娙萜鬟M行紅外回流，并且有關(guān)運輸和處置的規(guī)定更少。但是，電容器需要充電電路，并在相對較短的時間內(nèi)提供備份操作。容量可能會隨著使用而降低，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算給定電容器尺寸的備份時間的更多信息，請參考應(yīng)用筆記3517：根據(jù)涓流充電器實時時鐘估算超級電容器備份時間。要確定備份時間，請參閱在線超級電容器計算器（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，必須注意避免潛在的危險副作用。

注意：如果使用鎳氫或鎳鎘電池，請勿啟用涓流充電器。

為鎳氫或鎳鎘電池充電需要控制充電電流和監(jiān)測電池溫度，以防止過度充電/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)過回流焊后手工焊接或放置在電池座中。過度充電會縮短電池壽命。在某些地區(qū)，電池在使用壽命結(jié)束時的處置可能會受到監(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，否則會發(fā)生永久性損壞，而電壓過低會導(dǎo)致充電不完全。ML電池受到與鋰原電池相同的運輸和處置法規(guī)的約束。DS12R885/DS12R887 RTC包括一個充電器，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。

二次電池的一個問題是它們在正常使用壽命期間可以承受的充電/放電循環(huán)次數(shù)。對于ML電池，充電循環(huán)次數(shù)與放電深度直接相關(guān)，詳見 錳鋰可充電電池壽命計算器，用于確定ML電池壽命的在線工具。

結(jié)論

沒有一種RTC備用電源適合所有應(yīng)用。設(shè)計人員必須使用預(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)計人員可以選擇合適的RTC備份電源技術(shù)。

審核編輯：郭婷