如何在时钟应用中最大限度地降低功耗

时间是技术行业所有行动的驱动力。当今的技术依赖于实时时钟（RTC）对时间的极其精确的测量来执行某些操作，无论此操作是像发送通信信号一样复杂，还是像在电话或计算机上告诉日期和时间一样简单。

在RTC中进行设计时需要考虑的三个方面是应用尺寸限制、计时精度和功耗预算要求。在这三者之间找到完美的平衡可能具有挑战性。然而，对RTC来说最重要的一个考虑因素是其功耗。

让我们重点介绍一个涉及两个系统的示例。一个系统使用微控制器内的集成RTC，另一个系统使用外部RTC。集成RTC的问题是RTC的功耗较高，典型值为400nA，而典型外部RTC为200nA。这是由于微控制器在低功耗模式下的开销漏电流与关断模式下的开销漏电流。另一个影响是可靠性：微控制器的任何问题都会直接影响RTC。这就是为什么外部RTC对于需要高度可靠性和延长电池寿命的电池供电应用更具市场吸引力的原因。

电源管理在RTC中至关重要，因为高功耗会缩短电池寿命，导致设计人员增加电池容量。另一方面，低功耗将允许更小的电池（从而降低成本并实现更小的设计），并且还有助于延长电池寿命。

最大限度降低功耗和提高可靠性的方法

现在，让我们看一下在时钟应用中最小化功耗的几种技术。

方法1：将晶体放置在尽可能靠近RTC的位置，并使用接地层以避免来自其他线路的干扰。通过这样做，您可以节省电路板面积并降低性能下降的风险。使用外部晶体，您可以使用各种低成本晶体选项，以及理想的性能，而不会损失电路板空间。

方法2：您也可以选择在较低的电压范围内工作。在较低的电压范围内工作需要RTC从输入吸收较低的电流。因此，使用的功率更少。虽然许多RTC的主电源工作范围很宽，但设计人员也应考虑使用优化功耗的电源轨。给定工作电压范围为1.6V至3.6V的RTC，1.6V时的功耗典型值为130nA，而150V时的功耗为3nA。这在较低电压下可提供 20nA 或 13% 的节能效果。

小型多功能 RTC

市场上的许多RTC迫使客户从列表中选择一个特性，包括小尺寸、电源管理和低电压范围。然而，Maxim提供的解决方案不折不扣：MAX31341B RTC的尺寸为2.0mm x 1.5mm，占用电路板空间非常小;包括具有备用电池、涓流充电器和电源故障阈值的电源管理功能;工作在 1.6V 至 3.6V 的低电压范围，以最大限度地降低功耗。

除这些特性外，MAX31341B还包括一个外部32.768kHz晶体振荡器。集成容性负载为6pF晶体，增加了可以使用的晶体数量，并且无需任何外部电阻器或电容器。100kΩ的阻性负载和容性负载都有助于实现最小的电流消耗和最小的功耗。

随着人们对连接和同步所有设备的愿望不断增长，对 RTC 的需求也在不断上升。MAX31341B能够提供高效的电源管理、小尺寸和低电压工作特性，使其能够应对时钟应用中功耗最小化的挑战。

审核编辑：郭婷