【经验】实例告诉你如何选择智能四表设计中的RTC及其备用电池

时间： 2018-04-16 来源：世强

在智能四表产品中，实时时钟芯片（RTC）为人们提供精确的实时时间，为电子系统提供精确的时间基准。RTC主电源掉电后，须由后备电池供电保持其继续运行，一般保持5年左右的运行时间。下面笔者结合自己的智能电表浅谈一下RTC备用电池的选择。

RTC选用的是EPSON公司的RX-8025T。RX-8025T具有极低的功耗；内置高稳定度32.768KHz的晶振，从而省去外部晶振；自带温度补偿功能，通过设置相应补偿的控制位，可以实现不同间隔的温度补偿功能，从而大大提高了时钟的精度。其强大的功能以及极简化的外围电路，得到各大电子厂商的青睐，特别是在智能四表领域中应用非常广泛。

RX-8025T具体可以通过寄存器CSEL1/CSEL0设置为0.5s，2s，10s和30s四种不同的时段进行温度补偿，默认设置是2S补偿。补偿间隔2秒钟的补偿电流值如表1所示。

表1 补偿间隔2秒钟的补偿电流值

RX-8025T每隔2秒进行一次温度补偿，如果只有3V后备电池供电情况下，I²C接口不工作，FOUT不输出，那么其最大电流损耗为2.1uA。且补偿间隔时间越长，电流损耗越小，补偿间隔内的电流平均值可以通过以下公式计算得到：

其中Ia表示补偿时间间隔的平均电流，如表1中I_DD2，T表示补偿时间间隔，t表示补偿时间内的尖峰（peak）电流的时间，I₁表示无补偿时的电流，如表1中I_DD8，I₂表示补偿时间内的尖峰（peak）电流，如表1中IDD10，可以由示意图1表示。

图1 补偿电流示意图

在温度变化较快的环境下，延长温度补偿间隔会降低时钟精度，但对温度保持稳定或温度变换缓慢的工作环境，对时钟精度的影响又很小。基于成本和使用年限考虑，不同的环境选择一款合适的后备电池是非常有必要的。

常用的RTC后备电池方案有锂电池、超级电容、镍铬或镍氢电池三种，它们的优缺点如表2所示，锂电池相对于超级电容、镍铬或镍氢电池而言，自放率更低，放电时间更长，是作为RTC后备电池最常用的方案。纽扣型锂二氧化锰（CR）电池作为锂电池家族的一种，体积小，重量轻，非常适合空间受限的设计，另外其价格便宜，工作温度范围广，具备高能量密度，在智能四表行业中应用非常广泛。

表2 RTC后备电池方案

MAXELL公司根据用户的不同需求推出了CR系列性能优异的纽扣型锂二氧化锰电池，其特性包括：

•显示在长期低负荷放电时的稳定工作电压；

•具有高能量密度，两倍电压于碱性扣式电池和氧化银电池的；

•采用高导电电解质，降低内部电阻并提供稳定的工作电压，因此在常温、低温或高温时工作电压变化极小；

•优良的耐漏液性和优异的保存特性，采用了防渗漏有机电解液，使它拥有比电池类型更好的漏电阻，•高度密封结构的应用使其保持每年自放电约1%，自放电基本上可以忽略；

•超强的高倍率放电特性。

这一系列优良特性使其广泛应用于各类电子产品中，除智能四表外，还包括医疗器械，手机，计算机，手表等。Maxell CR系列纽扣电池规格及型号如表3所示。

表3 Maxell CR电池规格及型号

通过以上分析可知，在特高温环境中，选用Maxell CR系列耐热扣式锂锰电池比较合适；在温度变化较快的环境中，缩短RTC温补间隔时间，提高精度，需选择容量偏大的CR电池；而在温度保持稳定或温度变换缓慢的工作环境，可延长RTC温补间隔时间，可以选用容量偏小的CR电池以降低成本。

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