资讯详情

案例分享,RTC电池寿命探讨,才半年就提示更换电池

现在几乎所有的电子产品都带来了RTC功能,因此RTC电池寿命越长越好。

这种情况是一个带RTC工业产品的功能,RTC部分供电电路如下图所示。产品发往市场半年后,提示更换RTC电池的设计寿命远低于5年。

55a45add7e4e90778db594580a5fd266.png

产品返回公司后,我们将更换新产品RTC电池,串联高精度万用表测量电流,发现RTC工作电流高达1000uA,我们设计的5uA差距很大。我们怀疑地点是:

1、二极管D3漏电流过大,设备断电时,通过D回流到系统的电源上。

2、RTC芯片影响,原来的RTC芯片为NXP-PCF8563P,手册描述备用电源时功耗为0.25uA;中途更换国产RTC;

3、RTC电源线上有泄漏电路,如电容泄漏电流

4、电阻R71影响。

我们通过排除法,先排除D3,因为去除D三、电流只减少1uA左右;然后排除RTC电源上的电容器和其他泄漏电流仍然有100个电容器电流uA左右。

将RTC芯片更换为NXP-PCF8563P。电流正常,只有4左右uA。然后我们回国产RTC,同时,将电阻更换为1000R,电流正常,只有4uA左右。

所以我们提出了两个问题:

(1)RTC电源上的串联电阻有多合适?

(2)为什么串联10?K会导致限流电阻RTC芯片不但没有变小,反而增加了电流;

RTC网络上一直在争论电源上串联的电阻值。有人说0R,有人说1K、10K等等各种阻值,但基本上没有理论能说清楚。

首先,我们要了解这种电阻的目的:限流。参考各厂家的一次性纽扣电池,用阳光电源CR例如,在2025年,其他品牌类似,制造商要求电池在任何情况下不允许短路,否则可能会爆炸或爆炸。因此,一旦发生后短路,限流电阻必须将电流限制在最大连续放电电流内,产品运行异常,但不允许产品着火甚至爆炸。

因此,该型号的限流电阻最小值为 R=V/I=3V/3mA=1KΩ;对于电池,电阻可以大于电阻,但不能小于电阻。

8b3210902ad852a9635a755a029208b8.png

回答问题前,我们先了解一下RTC芯片特性:

(1)、RTC芯片有两种工作模式,一种是正常工作模式,另一种是备用电源工作模式,如下图所示,两者的供电电流可相差200倍;

(2),每种模式,RTC芯片可以理解为恒流源,例如电池模式需要1uA正常模式需要200左右uA左右;

(3)、RTC芯片的电压范围很广,可以在1.5V~5.5V两者都能正常工作。

RTC芯片可以理解为电流源,串联10K流过电流为1000的电阻uA电阻上的压降将达到1V,如果此时电池电压只有2.6V,则RTC芯片的工作电压只有1.6V,如果电池电压更小,RTC芯片获得的电压较低,因为RTC为了获得足够的电流,芯片工作电压范围很广,但所需的电流基本不变,RTC芯片可以理解为进一步降低阻抗,进一步增加电流。国内芯片在正常工作模式和备用电源模式之间的切换逻辑可能不够清晰,导致电池在使用时进入正常工作模式。(这是猜测,没有从制造商的信息中找到依据)。

bfc603eadd7e37780ed7bbe137e2c70f.png

根据以上分析,为了延长电池寿命,主要降低电池寿命RTC电路上的电流。电路损耗主要包括:电阻、二极管、RTC芯片,电容。

目前,大多数制造商RTC芯片可以在电池模式下实现数百个nA到1uA左右,因此RTC电流可按1uA进行估算。

二极管的主要损失在于漏电流,因此需要选择漏电流尽可能小的二极管。BAS以70系列二极管漏电流为例的曲线图保守,也可以遵循1uA进行估算。

54961737e29a9d888c39b56c14aba1cc.png

漏电流主要体现在电容的损耗上,RTC电池对电源的要求不高,所以使用100nF电容滤波,漏电流可评估约0.5uA。

60b7b40d0dd03243598fc968660914ea.png

通过以上分析,总电流=二极管漏电流 RTC芯片电流 电容泄漏电流=1uA 1uA 0.5uA=2.5uA。电阻一般可选1K。RTC芯片与电阻串联。K电阻1uA的压降 :

V=IR=1K*2.5uA=0.0025V

功率为

p1=U*U/R=0.0025V*0.0025V/1000=0.00625uW

RTC芯片的功率

P2=UI=(3V-0.2V-0.0025V)*1uA=2.7975uW

电阻损耗比例=P1/P2=0.089%,所以电阻损耗基本可以忽略不计。

阳光动力电池CR以2025年为例,电池自放电损失约为每年1%,标称容量为150mAH,上述案例的寿命评估

T=150mAh*95%/uA RTC电流1uA 电容泄漏电流0.5uA)=57000H≈6.5年。

阳光动力电池CR以2025为例,二极管更换为更低的漏电流1uA左右的BAS70系列电阻仅串联在电池上,只防止电池短路,限制电流3mA。

ef19567391f12bc27402fceaf4d769bd.png

本文回复了RTC两个问题。

1、RTC电池串电阻,电阻值合适。

2、RTC 寿命评估考虑因素

直接来源:单片机爱好者:

20a2cd16a2c01497223219bdb72ca072.png

踩厂家的雷!1000多套板材要批量返工,说多了都是泪。

c509617c7e846234e4199ffdd1be12e2.png

老玉哥带你去玩 ESP32:14 亲自制作双向通信无线遥控器(1)

38bf6ccf05c188897a06a62212276612.png

老宇哥带你玩转ESP32,12篇基础教程已经更新完毕,接下来是进阶教程

来个“分享、点赞、在看”👇

标签: 电容r71

锐单商城拥有海量元器件数据手册IC替代型号,打造 电子元器件IC百科大全!

锐单商城 - 一站式电子元器件采购平台