【技术】一文介绍使用CW32系列MCU实现电池备份（VBAT）功能

时间： 2023-09-14 来源：武汉芯源半导体公众号

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电池备份（VBAT）功能的实现方法，一般是使用MCU自带的VBAT引脚，通过在该引脚连接钮扣电池，当系统电源因故掉电时，保持 MCU内部备份寄存器内容和RTC时间信息不会丢失。

本文档介绍了如何基于CW32系列MCU，通过增加简单的外部电路配合软件实现VBAT功能，在系统电源掉电后仍能保持RTC时钟正常计时，以及如何降低系统功耗，从而延长后备电池的使用寿命。

电路设计

对于自带VBAT引脚的MCU，MCU内部有对VBAT电源和系统电源的管理单元，保证在系统电源掉电后，及时切换VBAT引脚电源给备份域供电，保证RTC正常工作。

对于没有VBAT引脚的CW32，要实现类似的功能，可以在外部进行后备带电池和系统电源的切换，如下图所示：

后备电池（B1）提供的备用电源VBAT和系统电源VDDIN通过2个肖特基二极管（D1）合路，合路后的电源VDD给MCU的数字域DVCC和模拟域AVCC进行供电。系统电源VDDIN通过R3、R4电阻分压得到WAKEIO信号，连接到MCU的IO引脚。注意遵循如下规则：

1.Vwakeio要大于MCU IO口的Vih；

2.VDDIN必须高于Vb1在0.4V以上，否则如果VDDIN和Vb1相等，在系统电源正常时，后备电池也会有一定的泄放电流，不利于节省后备电池电量。

程序设计

程序启动后正常初始化时钟、IO、RTC以及OELD，循环中检测系统电源是否存在，如存在则读取RTC时间并显示。

当系统电源VDDIN因故掉电，则关闭OLED电源，并进入DeepSleep低功耗睡眠模式。

当系统电源VDDIN恢复供电时，产生高电平中断，唤醒MCU，退出DeepSleep低功耗睡眠模式。

参考代码

实际测试

使用CW32L031C8T6设计了用于测试后备电池功能的评估板，实物如下图所示：

使用3V的CR2032钮扣电池，实测电池电压为3.14V；VDDIN使用可调节数字电源，设置为3.54V，保证VDDIN >= Vb1 + 0.4V；D1实测合路后的电源电压为3.21V。

4.1测试数据

实际测试时，断开J4跳线接入万用表，设置万用表为电流测试档位。

1.关闭VDDIN电源输入，MCU检测到无外电输入，关闭OLED显示，进入DeepSleep模式，实测此时B1电流为+0.95μA。

2.打开VDDIN电源输入，MCU被高电平中断从DeepSleep状态唤醒到正常状态，OLED正常显示当前时间，实测此时B1电流为-75nA（负电流是因为D1处于反向偏置状态，有小的反向漏电流）。

测试结果符合电路设计预期，以CR2032电池容量为200mAH计算，则电池可用时间为210526小时，合计24年（不考虑电池和产品寿命），可实现超长待机时间，完全满足各种低功耗产品对RTC后备电池容量需求。

附件

5.1RTC_TestBoard单板原理图

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