【经验】实时时钟模块RX-8010SJ高温“死机”详情原因排查

时间： 2017-08-04 来源：世强作者：Carol

技术问答

一个合格的产品在正式上市前往往需要做一系列的可靠性测试，而高温测试就是最常见的一种可靠性测试。很多情况下，工程师开发好的产品，但是却会在可靠性测试中遇见各种各样的问题。本篇文章通过实际案例呈现EPSON实时时钟模块RX-8010SJ在高温测试中出现“死机”的详情原因，希望能帮助到广大工程师在设计产品时，避免出现类似的问题。

RX-8010SJ是EPSON推出的一款高性价比、低功耗的实时时钟模块，其内置32.768KHz晶体，采用标准的SOP-8封装，设计非常简单。RX-8010SJ可以Pin-To-Pin替换A公司的DS13375和DS1338、B公司的PCF8563和PCF85163、C公司的IDT1337G、D公司的ISL12057IBZ和ISL12058IBZ以及E公司的M41T0，并且可以节省外置32.768KHz晶体，提高产品的可靠性和相对精度。

此次案例问题现象如下：产品在高温条件下，过段时间发现产品中的时间停止了，进一步测试发现MCU通过I2C读不到RX-8010SJ的数据，认为RX-8010SJ“死机”了。经过笔者实际测试，发现温度大概到60度时就出现读不到数据的现象，但是等温度降下来后，又可以正常读取数据，并且时间是正确的，也就是说在高温读不到数据的情况下RX-8010SJ内部还是在正确计时的。因此，RX-8010SJ并没有正真的死机，只是MCU和RX-8010SJ无法正常通迅了。

开始查找原因，首先从硬件找起，RX-8010SJ的硬件设计太简单了，简单到很难设计出错，如图1。案例板子中RX-8010SJ通过系统5V电源供电，预留了备份电源--电容器（未焊接），I2C上拉电阻10K。经测试，读不到数据的时候，电源电压是正常的，说明供电没有问题。尝试更改I2C的上拉电阻值为5K和20K，问题仍出现。硬件中暂未发现任何问题。

图1：RX-8010SJ硬件参考设计

检查软件代码，I2C通过IO模拟实现，速率为50KHz符合RX-8010SJ的要求。用示波器抓取I2C的时序波形，正常通讯时，时序是正确的；当读不到数据时，通过波形发现是MCU发送0x64地址后，RX8010没有ACK响应。但是I2C的读写代码是正确的，从示波器的波形上看，地址数据也是正确的，并且对RX-8010SJ的初始化也无误。

检查到这里感觉已经无招了，甚至怀疑是不是MCU的问题或者RX-8010SJ芯片批次本身问题了。但是山重水复疑无路，柳暗花明又一村，在重新检查原理图时，发现了问题所在。

在实际电路中RX-8010SJ的工作电压是5V，I2C总线也是上拉至5V，而MCU的工作电压是3.3V。这样MCU给RX-8010SJ发送命令时，SCK和SDA引脚都是配置成push-pull模式，其高电平由MCU电压决定，即为3.3V，从示波器抓取的波形可以得到验证。RX-8010对于高低输入电平规格要求如下表格：

I2C总线的高电平最低要求大于0.8倍的VDD，即使算上冗余一般可以做到0.7倍VDD，也就是5*0.7=3.5V。很明显MCU在发送命令时，I2C总线的高电平只有3.3V，比RX-8010SJ的最低要求还要低，在常温时RX-8010SJ尚可识别命令字，但是高温时就有可能识别错误，造成通讯失败的情况。

分析出原因后，就要给出解决方法并验证。这里提供两种解决方法，并且这两种方法都已经过了高温重新测试。第一种将RX-8010SJ的工作电压降低，最好是和MCU相同的工作电压，最起码也要保证I2C总线的高电平高于RX-8010SJ的高电平输入的最低要求。这种方法需要修改已经设计好的硬件。第二种方法可以不修改硬件情况下解决此问题，就是MCU给RX-8010SJ发送命令时，将SCK和SDA引脚模式配置成open-drain模式，这样其高电平是由外部上拉电压决定的，也就是5V，同样满足高于RX-8010SJ的高电平输入的最低要求。

相关技术文档：
Epson 实时时钟芯片（RTC）RX-8010SJ数据手册详情>>>

Epson RX-8010SJ RTC设计指导详情>>>

EPSON RX-8010SJ实时时钟芯片应用笔记详情>>>

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 11
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

全部评论（11）

Jerrfy Lv9. 科学家 2024-07-18

高密度
用户29422423 Lv4 2019-03-22

那么RTC为什么非要5V供电呢，不属于设计风险点吗，上拉电阻两端电压不同，损失的功耗不考虑的吗？
天地孤影任我行 Lv6. 高级专家 2018-08-24

非常有用的调试经验！
steven1 Lv5. 技术专家 2018-04-03

这种问题设计阶段就要确认掉的
zhangwy Lv4. 资深工程师 2017-12-09

分析很到位

海绵宝宝 Lv7. 资深专家 2017-10-26

小问题的定位是见基础功的呀，厉害
梦 Lv4. 资深工程师 2017-08-08

只能说设计的人水平太low了
大欢哥 Lv7. 资深专家 2017-08-04

这个有意思探索与发现
C丶 Lv4. 资深工程师 2017-08-04

这个是干货
小叶子 Lv8. 研究员 2017-08-04

不错

展开更多评论

【技术大神】智能电表应用：实时时钟芯片RX8025T的电源设计

本文介绍了三种电路措施，以及软件、PCB、生产制程的控制，使RX8025T实时时钟芯片在常规环境下，满足“且在不更换电池且电表断电的情况下，维持电表时钟正确工作的时间不少于5年” 的要求。

设计经验发布时间 : 2016-12-27

【经验】实时时钟模块RX8010SJ精度的软件校准方法

本文介绍使用RX8010SJ的内部软件校准的方法，可一定程度上提供其在高温或低温环境的精度。

设计经验发布时间 : 2017-10-07

内置32K晶体RTC优势分析

为了给客户提供高精度、高可靠性、具有多种接口、功能丰富的RTC 产品，EPSON为客户提供内置32k晶体的各种接口以及具有附加功能的RTC产品。

设计经验发布时间 : 2019-07-23

满足AEC-Q100车规标准的实时时钟模块RA8000CE上市，支持多计算芯片时钟信号同步互联

针对汽车中需要进行时间同步的电子系统，可以采用带I2C总线的时钟模块来进行时钟信号的互联，这种总线支持多计算芯片间的通信。目前EPSON推出了一款支持I2C总线的实时时钟模块RA8000CE，这款时钟模块稳定可靠，满足AEC-Q100的车规认证标准，可以帮助汽车电子厂商设计出更现代化的电子系统，值得用户选用信赖。

产品发布时间 : 2023-10-31

爱普生精度可达±3.4ppm的RTC模块，实时时钟的明智之选

作为全球技术先进的企业爱普生公司，推出了内嵌温度补偿晶体振荡器的实时时钟模块RX8900系列。该系列与爱普生公司的RA8900系列RTC同时发布，前者专供民用，后者主要用于汽车电子应用。高精度、小型化和尖端温度补偿技术是RX8900的主要技术优势。

产品发布时间 : 2024-05-22

EPSON推出面向汽车电子的实时时钟模块模块RA8804CE，提高汽车时间管理精度和稳定度

EPSON推出面向汽车应用的实时时钟模块模块 RA8804CE,该产品具有日历、时间闹钟、唤醒定时器、时间更新中断、时钟输出以及时间戳功能，可以实时监控系统电源状态。该产品符合AEC-100标准、工作温度范围宽、稳定性高，使用功耗低，适合汽车及其零部件的批量应用。

产品发布时间 : 2023-11-29

EPSON高稳定性数字实时时钟模块RX-4803SA，频率容差达±3.4×10^6，记时精度达1/100S

EPSON公司推出了多款数字实时时钟模块，深耕细分专业市场。针对频率稳定性要求苛刻的用户，EPSON推出了实时时钟模块RX-4803SA这款产品。RX-4803SA具有输出频率高稳定特性，经过严格测试，符合RoHS标准，可用于工业控制，医疗器械，汽车电子等多个领域，专为需要稳定性较高的应用场景而设计。

产品发布时间 : 2023-11-24

请问RX8025T和RX8025SA的区别是什么?

RX8025T内置高稳定性32.768kHz的DTCXO（数字温度补偿晶体振荡器）可保证在全温度范围内的精度保持在±5ppm。RX8025SA内置32.768 kHz 石英振荡器，不具有温度补偿功能。另，RX8025T比RX8025SA少一路中断输出。其他功能相同，外围硬件电路可兼容。

技术问答发布时间 : 2016-12-09

ESPON推出汽车电子专用数字的温度补偿实时时钟模块RA4803SA系列，可满足不同部件应用需求

在对时间系统要求严格的汽车电子系统中，通常使用数字温度补偿实时时钟模块来作为实时时钟信号的输出，因为这种模块在汽车工作环境中使用具有良好的频率输出稳定性，受温度变化影响较小，可提高电子系统可靠性。EPSON近日推出了一款专门针对汽车应用的一款数字温度补偿实时时钟模块RA4803SA，可应用于汽车电子系统。

产品发布时间 : 2023-11-19

Epson（爱普生）实时时钟模块（RTC）RX-8130CE数据手册

型号- RX8130CE,X1B000311000100,X1B000311000111,RX-8130CE,X1B000311XXXX00

数据手册 - EPSON - 2016年05月06日 PDF 英文下载

Epson（爱普生） RX8010SJ实时时钟模块应用手册

型号- RX8010SJ

应用笔记或设计指南 - EPSON - 2016年07月25日 PDF 英文下载

符号车规级标准的实时时钟模块RA4000CE，为汽车动力传动系统综合控制提供精准可靠的时钟解决方案

EPSON作为一家密切关注汽车行业的实时时钟模块厂家，长期跟踪汽车产业的发展动态，近期推出了一款采用SPI总线的时钟模块产品RA4000CE。这款产品满足AEC-Q100车规认证标准，为汽车电子厂家提供实时性更高的时钟信号，可为汽车动力传动系统综合控制部件提供精准可靠的时钟解决方案，帮助厂家设计出性能更加卓越的产品。

产品发布时间 : 2023-10-29