RTC寿命探讨以及RTC周围器件如何选型

RTC寿命探讨以及RTC周围器件如何选型

有感兴趣的同志们可以一起来探讨下.

目前几乎所有的电子产品中都会带有RTC功能，因此有必要探讨下RTC电路以及如何设计可以延长RTC电池的寿命。

下面我们一起来看看以下图中的电路，RTC部分的供电电路如下图，产品发布市场半年之后，就提示更换RTC电池，远远低于设计时预期的5年寿命。

1）分析原因

产品返回之后，我们换上新的RTC电池，串联高精度万用表去测量电流，发现RTC的工作电流高达100uA,和我们当初设计的5uA背道而驰。我们怀疑的点有：

a.二极管D3漏电流较大，设备断电时，通过D3倒流到系统的电源上；

b.RTC芯片影响，原来的RTC芯片为NXP-PCF8563P,手册上描述备用电池下功耗0.25uA,中途有更换国产的RTC；

c.RTC电源上有漏电流，例如电容的漏电流；

d.电阻R71的影响；

排除法，先将D3去除，电流只减小1uA左右；接着排除RTC电源电容漏电流的影响，去除电容电流仍有100uA；将RTC芯片更换成NXP-PCF8563P,电流正常，大约4uA，接着换回***，同时将电阻R73换成100R，电流也正常，只有4uA左右；引出了两个疑问：

1.RTC电源上的串联电阻多大比较合适？

2.为何串联10K之后限流电阻会导致RTC芯片不仅电流没减小反而增大了？

首先我们明白这个电阻作用是限流，参考各个厂家的纽扣电池，都是要求电池在任何情况下不能短路，否则会炸裂；因此一旦发生后级短路时，限流电阻必须将电流限制在最大持续放电电流以内，运行的产品工作不正常，但是不允许产品起火或者爆炸。

以CR2025为例，此型号的限流电阻R=V/I=3V/3mA=1KΩ，对电池来说电阻必须比这大，不能比这个小。串联10K为啥电流变大；首先了解RTC芯片的特性，其有两种工作模式，工作时时在这两种模式下切换，每种模式下RTC芯片都理解为一个恒流源，串10K电阻，当流过100uA时，电阻上的压降将达到1V,若此时电池的电压只有2.6V，则RTC芯片的工作电压只有1.6V，如果电池电压更小，RTC芯片获得的电压更低，由于RTC芯片的工作电压范围更广，但需要的电流基本不变，为了获得足够的电流，就的降低电阻，导致电流增大。***可能在正常工作和备用模式下切换的时候切换逻辑不清晰，导致使用电池时候也进入正常工作模式。

2）解决方案

综上分析，为了延长电池的寿命，主要是降低RTC回路数的电流，回路上的损耗主要有：电阻，二极管，RTC芯片，电容；

1.RTC电池的模式电流：大部分厂家在电池模式下能做到nA~1uA,按照1uA算；

2.二极管的漏电流：尽可能选漏电流小的二极管，例如BAS70等

3.电容损耗也体现在漏电流，RTC电池对电源要求不高，使用100nF的电容滤波即可，漏电流可以评估约0.5uA。

4.电阻损耗：基本忽略不计；

3）电池寿命的估算

以CR2025为例，T=150mAH*95%/(二极管的漏电流1uA+RTC电流1uA+电容漏电流0.5uA)=57000H=6.5年；

4）最终的解决方案如下：

二极管更换成更低漏电流1uA的BAS70系列，电阻值串联在电池端，防电池短路，电流限制在3mA;

审核编辑：汤梓红