为实时时钟选择备份源

大多数Maxim实时时钟（RTC）包括备用电源输入。该备用电源允许 RTC 在主电源不存在时保持当前时间和日期。本应用笔记讨论了可以使用的各种类型的替代电源，以及设计人员在选择备用电源时应考虑的一些标准。

介绍

Maxim的首款实时时钟（RTC）旨在将备用电源（如一次（不可充电）纽扣锂电池等用作备用电源。此后，Maxim推出了内置涓流充电器的更多RTC。自引入第一批RTC以来，有一些变化会影响系统要求，包括在制造中转向IR回流焊以及对锂电池运输和处置的限制。以下段落讨论备用电池技术以及常用备用电源的优点和局限性。

备用电源操作

早期的Maxim RTC有一个相对简单的电压比较器电路来监测V抄送并在 V 之间切换抄送和 V。.BAT用品。例如，DS1307使用比较器和分压器切换到V。.BAT当 V抄送降至 V 电压的大约 1.25 倍以下。.BAT.其它RTC，如DS1305/DS1306，在V时切换抄送低于 V。.BAT输入电压。使用这些设备时，必须注意确保V上的电压。.BAT永远不会上升到足以导致设备无意中切换到 V。.BAT而V抄送处于正常工作电压。外部充电电路必须限制最大充电电压以防止这种情况发生。较新的Maxim RTC，其设计允许操作是否V抄送高于或低于 V 上的电压。.BAT，使用内部带隙电压基准来确定何时 V抄送太低，无法正常运行。

下表列出了用于备用电源的常见电源技术。下表列出了影响选择的关键参数。下表后面的段落讨论了每种技术及其优缺点。

 

科技	工作温度（°C）	印刷电路板附件	自放电率	处置/ 运输限制	充电电路/ 循环	备份时间
原锂	−30 至 +80	波峰焊1	低	高	不适用	长
电容器	−40 至 +85	贴片	高	低	简单/无限	短
可充电（镍镉/镍氢）	0 至 +402	手工焊接3	中等	中等	简单/≈500	短
可回流 ML	−20 至 +60	贴片	低	高	电压 12 − > 1000	中等4

 

只要电池温度不超过+85°C，就可以对原锂电池进行波峰焊。 电池可以放置在回流焊后焊接的支架或手工焊接（选项卡式电池）。

充电期间的环境温度。放电期间允许的环境温度可能更高。

电池可以放置在回流焊后焊接的支架或手工焊接（标签式电池）。

总备份时间取决于每个充电周期之间的放电深度。

锂原（BR和CR）电池

初级锂纽扣电池通常用于RTC和内存备份。锂电池具有高能量密度，因此在印刷电路板上占用少量空间。锂电池无法承受红外回流焊，因此电池必须在回流焊后焊接或插入支架中，从而增加成本。室温及以下的自放电通常每年低于 1%。在高于约+60°C的温度下，自放电迅速增加。最近的法规限制在客机上运输锂原电池。其他法规管理电池在使用寿命结束时的处置，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为RTC供电，以达到产品的预期寿命。要根据 RTC 的电流消耗计算电池寿命，请将电池容量（以安培小时为单位）除以 RTC 的计时电流消耗。例如，DS1307 RTC（方波输出关断时）的计时电流最大为500nA。BR1225锂原电池的额定值为48mAh。因此，（0.048 / 500e） − 9 = 96，000 小时，或 4，000 天（近 11 年）。

电容器

大型低漏电电容器，有时称为超级电容，有时用于备用。与一次锂电池相比，电容器的优势包括能够对电容器进行红外回流，并且有关运输和处置的规定更少。但是，电容器需要充电电路，并在相对较短的时间内提供备份操作。容量可能会随着使用而降低，尤其是在较高的工作温度下。

有关备用电容器以及如何计算给定电容器尺寸的备份时间的更多信息，请参考应用笔记3517：根据涓流充电器实时时钟估算超级电容器备份时间。要确定备份时间，请参阅在线超级电容器计算器（适用于涓流充电器 RTC）。

镍氢和镍镉电池

可充电镍氢 （NiMH） 或镍镉 （NiCd） 电池与这种涓流充电器中使用的浮充技术不兼容。因此，在使用这些电池化学成分中的任何一种时，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，请勿启用涓流充电器。

为镍氢或镍镉电池充电需要控制充电电流和监测电池温度，以防止过度充电/内部气体形成。这些电池可以安全地充电（外部），使用适合该特定化学成分的电路。然后，电池应安装在最终应用中，就好像它是主（不可充电）电池一样。

NiMH和NiCD电池具有相对较高的自放电率：在室温下，NiCd每月约10%，NiMH每月约20%。典型工作充电温度范围约为 0°C 至 +40°C。 镍氢和镍镉电池必须在印刷电路板经过回流焊后手工焊接或放置在电池座中。过度充电会缩短电池寿命。在某些地区，电池在使用寿命结束时的处置可能会受到监管。镍氢和镍镉电池寿命受充电/放电循环次数的限制。

锂二次 （ML） 电池

ML电池需要调节电压充电源。必须密切调节最大电压，否则会发生永久性损坏，而电压过低会导致充电不完全。ML电池受到与锂原电池相同的运输和处置法规的约束。DS12R885/DS12R887 RTC包括一个充电器，片内具有所需的电压和电流限值。DS12R887 RTC将ML单元集成在BGA封装中。

二次电池的一个问题是它们在正常使用寿命期间可以承受的充电/放电循环次数。对于ML电池，充电循环次数与放电深度直接相关，详见 锰锂可充电电池寿命计算器，用于确定ML电池寿命的在线工具。

结论

没有一种RTC备用电源适合所有应用。设计人员必须使用预期系统寿命、政府法规和制造要求等标准来选择最适合应用的备用电源。利用这些标准，系统设计人员可以选择合适的RTC备份电源技术。

审核编辑：郭婷