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      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗

      發布時間:2021-07-01 責任編輯:wenwei

      【導讀】IoT(Internet of things),物聯網開辟了大量新應用,并產生了更多對監控或者控制功能的渴望。不幸的是,功耗也隨著功能的增加而增加。這是考慮整個系統功耗需求的出發點。大量的功能模塊消耗很大的電流。幸運的是,并非所有功能都需要在最大的功耗模式下持續工作。那么目標就是關閉當下不需要的一切功能以減小功耗。一個設備始終一直在工作的就要求超低功耗??梢钥紤]使用RTC,因為RTC實時時鐘是一直在工作的。
       
      01 電流消耗
       
      今天一切都聲稱是低功率(LP)。下一代應用程序可能只有輕微的功率減小就已經貼上了低功率LP標簽。對于電池供電的系統,必須考慮實際的電流消耗與電池容量的關系。
       
      可穿戴式,便攜式和許多IoT應用被迫使用最少的能量以減小功耗。利用低電壓電源是一個很好的起點,因為大多數耗散都具有歐姆特性。選擇并優化電路以實現最低功耗。不同元件的比較說明了單個電流消耗的大?。何⒖刂破鲉卧∕CU)不需要連續運行!
       
      02 電流消耗隨時間變化
       
      示例:無線遠程監控模塊。功能:根據控制系統的變化定期檢查傳感器,并且將大偏差值傳輸到基站。(Implementation A)在典型情況下,動作發生在時間a)的隨機點。動作b)消耗最大電流。微控制器c)一直在運行以及時準備好以捕獲必要的動作。集成在微控制器d)中的RTC允許對動作加時間戳。e)顯示了總的電流消耗。
       
      借助LOW POWER RTC模塊(Implementation B),微控制器僅定期起來查看是否有動作要處理c''''''''),其他沒有事件處理的時間恢復到休眠模式,因此平均電流c'''''''''''''''')可能降低到技術上的最小值。在實際情況下,動作時間(MCU處理事件)可能只是持續時間很短,只占整個時間段的一小部分,因此節省f)代表了主要部分。
       
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
       
      03 在系統級別上進行低功耗劃分
       
      在設計早期階段考慮供電架構架構是一種良好的做法。電源線應按照不同功能塊可以完全關閉的方式進行布線。
       
      3.1過程監視模塊的通用示例
       
      a)理想情況下,所有傳感器都會連續激活(每秒1000次),但這是至關重要的嗎?仔細研究每個單獨的塊可以探索降低功耗的潛力,只需延長采樣之間的時間。
      b)傳感器1:只要溫度<55°C,每分鐘只需讀取一次。當溫度高于55°C,必須每10秒檢查一次。
      c)傳感器2:水位不能快速變化,因此每15分鐘檢查一次就足夠了。
      d)通信:通信模塊將在固定時間每天通信一次,或者在參數超過臨界限值時立即通信。
       
      3.2 關鍵點
       
      關閉電源后,檢查所有線路的漏電流。標準FET開關很容易泄漏幾μA數量級的電流。具有開漏配置的通信線路也是潛在的漏電流來源。確保上拉電阻連接到控制器電源。用于開關電源的二極管必須是低泄漏肖特基型。
       
      必須關閉測試頻率輸出并配置為最低功耗。
       
      04 控制活動級別
       
      在以下情況下達到最低的系統功耗:
       
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
       
      只有一個超低功耗設備始終保持開啟狀態,控制定期喚醒并保持時間。
       
      關閉所有其他塊,如果不可行,該模塊需要進入休眠狀態或最低功耗空閑模式。這可能意味著>> 95%的時間內唯一的需要供電的電路是RTC模塊。
       
      05 選擇關鍵器件
       
      5.1 EPSON的RTC模塊
            
      EPSON的RTC模塊優于具有單獨Xtal的通用RTC,尤其適用于物聯網和電源關鍵應用。以EPSON的RX8111,RX4111,RX8010SJ 等為例,將RTC電路與32.768 kHz晶振集成到模塊中,具有如下的優勢:
       
      ·RX8111CE
       
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
       
      RX8111是一款擁有I2C接口和溫度補償功能的新型實時時鐘芯片,RTC模塊體積很小,具有內置的頻率調整后的32.768 kHz晶體單元和自動電池切換功能。還配備了時間戳功能,用于記錄和存儲時間信息。適合用于工廠自動化設備,辦公設備,手持終端,安全設備和其他小型電子產品等產品。
       
      ·RX4111CE
       
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
       
      RX4111是一款擁有SPI接口和溫度補償功能的新型實時時鐘芯片,RTC模塊體積很小,具有內置的頻率調整后的32.768 kHz晶體單元和自動電池切換功能。還配備了時間戳功能,用于記錄和存儲時間信息。適合用于工廠自動化設備,辦公設備,手持終端,安全設備和其他小型電子產品等產品。
       
      ·RX8010SJ
       
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
       
      1.高可靠性及穩定性,采用內置32.768KHz晶體, 減輕用戶對電路匹配的負擔和環境對晶體電路的影響。
       
      2.軟件對于系統的工作狀態需要進行監控,以保證數據的正確和可靠性。8010 提供一個標志 VLF,該標志位的主要功能是檢測內部晶體是否停振,當系統受到干擾或重新上電復位,VLF 就有可能被置位。獨立的RTC模塊可以作為完全獨立的看門狗來監控執行期間的軟件。
       
      3.SOP 8 小型化封裝, 引腳兼容NXP, Maxim/Dallas等多家RTC. 用戶可再現有的電路上方便應用測試。
       
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
       
      4.由于振蕩器電路采用密封封裝,外部無法觸及高阻抗觸點,因此可承受惡劣的環境條件,如潮濕和灰塵污染。晶體和RTC電路的距離非常小降低了對雜散信號耦合的敏感性。
       
      5.時鐘精度5 /-23PPM,由EPSON工廠出廠時每片調整,以保證精度要求。
       
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
       
      5.2作為RTC的備用電源,松下紐扣電池很受歡迎。一顆穩定的電池所帶來的效果,會大大延續產品的使用壽命。
       
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
       
      松下的一次性紐扣電池CR2032,它的特性如下:
       
      · 體積?。?Phi;20毫米,厚度3.2毫米
      · 恒定電源電壓:3.0 V
      · 容量:225 mAh
      · 高可用性
      · 知名品牌:Panasonic
          
      下圖為松下常見的CR-2032電池,在20°常溫環境下,配合Epson nA級別RTC,可以達到15年以上持續供電,保持產品在任何情況下,是RTC備電的穩定的后勤保障。
       
      利用EPSON的RTC實時時鐘模塊+Panasonic電池實現系統級的低功耗
       
      而這一切的秘密,來源于松下電池的低內阻。
       
      •內阻是指電流通過電池時所受到的阻力。電池的內阻是化學電源的一個極為重要參數,它直接影響電池的工作電壓,工作電流,輸出的能量與功率,從功率和能量輸出的角度來看化學電源的內阻越小越好。
       
      •電池內阻與材料(正負極材料,隔膜,電解液等),結構以及裝配過程有關。一顆“好”的電池應該保證在產品的后期,也要保持低內阻,才能確保其產品的穩定性。
       
      另外,松下還擁有全業界最穩定的一次鋰氟化碳電池(BR電池)系列,溫度范圍更廣,持續放電能力更強。
       
       
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