微控制器(MCU)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)的后備電源

　　案例研究背景

　　Cymbet的一家從事工業(yè)過(guò)程控制的客戶(hù)，正在為一條制造組裝生產(chǎn)線(xiàn)設計一個(gè)全新的基于嵌入式系統的控制系統，它需要為微控制器(MCU)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)數據保留提供電源保持。該款工業(yè)控制器采用了德州儀器MSP430x22x4微控制器，并帶有板上電源監控功能。該MSP430微控制器具有700納安的超低功耗待機模式，以及關(guān)閉模式下100納安的RAM保持電流。該MCU還帶有極低功耗的低頻振蕩器，并且可從待機模式用不到1微秒的時(shí)間完成超快速喚醒。它們采用38引腳DA包裝。下載MSP430的數據表，請訪(fǎng)問(wèn)：

　　www.ti.com/lit/ds/symlink/msp430f2274.pdf。

　　圖1：需要保留時(shí)間的工業(yè)控制器嵌入式系統

　　項目設計要求

　　該工業(yè)過(guò)程控制嵌入式系統的設計團隊提出了如下要求：

　　1. 在主電源發(fā)生故障時(shí)，需要為這一片MSP430微控制器提供后備電源

　　2. 需要為MCU的RAM內存提供10天的后備電源支持

　　3. 需要為待機模式(VLO)下的MCU提供7天的后備電源

　　4. 需要為MCU的實(shí)時(shí)時(shí)鐘運行提供3天的后備電源

　　5. 電池必須是可充電的

　　6. 電池每年的自放電不得高于2%

　　7. 必須永遠不必更換電池

　　8. 控制系統產(chǎn)品的內置電池必須能夠被空運

　　9. 電池必須符合RoHS和WEEE規范

　　10. 必須只占用很小的設備空間

　　11. 在組裝中必須能夠使用表面貼裝技術(shù)和回流焊工藝。

　　設計解決方案

　　該工業(yè)流程控制器的設計團隊采用帶有內置電源管理功能的EnerChip™ CC CBC3150固態(tài)電池，滿(mǎn)足了單片機的實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能后備電源的設計需求。

　　許多采用微控制器和/或實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的系統要求在主電源中斷的情況下，還具有非易失性的日期保留和/或實(shí)時(shí)時(shí)鐘運行。通常，這是通過(guò)使用電源監控電路再加上諸如紐扣電池或超級電容器等后備電源而實(shí)現。當主電源被中斷 –– 如在線(xiàn)路停電或當主電池因為充電或更換被拿掉時(shí) –– 后備電源提供了足夠的能量，以維持嵌入SRAM中的數據或保持內部實(shí)時(shí)時(shí)鐘仍在操作。許多MCU都具有內部電源監控電路，可以用來(lái)控制從主電源切換到輔助電源這一功能。當電源電壓下降或完全斷電達到電源電壓的閾值電壓時(shí)，MCU可以按照編好的程序產(chǎn)生一個(gè)內部中斷，使MCU進(jìn)入低功耗狀態(tài)，以從備用電源獲得最長(cháng)的運行時(shí)間。

　　EnerChip CC是一種表面貼裝器件，它把一片可充電固態(tài)電池與集成的電池管理芯片封裝在同一個(gè)器件里。這種EnerChip CC能夠在同一個(gè)小型化封裝內提供充電控制、放電控制、閾值電壓檢測、電源監控等功能。它能夠在2.5V至5.5V的范圍內工作。

　　采用的EnerChip CC為微控制器提供后備電源的電路是非常簡(jiǎn)單，如下圖所示：

　　圖2：采用EnerChip CC CBC3150作為微控制器RTC后備電源的實(shí)例

　　針對諸如工業(yè)流程控制等嵌入式系統的技術(shù)設計信息，可以在下面Cymbet.com設計中心的網(wǎng)頁(yè)上找到：

　　• 如需要面向以下幾種不同微控制器的后備電源應用筆記，請訪(fǎng)問(wèn)：http://www.cymbet.com/design-center/microcontroller-back-up.php

　　Ø ?TI MSP430

　　Ø ?Freescale HC

　　Ø ?Atmel PicoPower AVR

　　Ø ?Microchip PIC

　　Ø ?ST Micro ST62

　　Ø ?EM Microelectronics EM

　　• 有關(guān)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的應用說(shuō)明，請訪(fǎng)問(wèn)：http://www.cymbet.com/design- center/rtc-backup.php

　　Ø ?TI BQ32000

　　Ø ?Epson RX-8564

　　Ø ?Dallas-Maxim DS1340

　　Ø ?Dallas-Maxim DS1390

　　Ø ?Micro Crystal RV-2123

　　Ø ? Microchip MDP79410

　　Ø ? NXP PCF8523

　　為您的下一個(gè)項目評估Cymbet的EnerChip解決方案

　　本案例研究展示了這家工業(yè)流程控制公司的設計團隊如何使用EnerChip固態(tài)電池來(lái)提高其新裝配系統的功能和競爭力。您也可通過(guò)使用的EnerChip器件，來(lái)降低成本并改善您產(chǎn)品的功能。Cymbet提供了一整套可用于加快新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)度的評估工具包。用于后備電源設計的理想評估套件是EnerChip CC RTC Power Back-up CBC-EVAL-06 kit。如圖3所示，這種易于使用的、基于USB的小片評估套件帶有一片Micro Crystal RV-2123實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片和一片EnerChip CC CBC3112固態(tài)電池。