原文地址：：http://china.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/3517

估算涓流充电实时时钟的超级电容备份时间

Jun 28, 2005

摘要：Maxim实时时钟(RTC)系列产品包含了几款带涓流充电器的器件，涓流充电器可以为第二个备份电池或电容充电。电池或电容用来在V_CC掉电时维持时钟工作。储存在电容内的能量需要维持时钟工作一定的时间，具体取决于几个因素。本应用笔记讨论了如何根据电容尺寸计算备份时间。

另请参考应用笔记3816："Selecting a Backup Source for Real-Time Clocks"。点击下面的链接

http://china.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/3816

充电电路

图1给出了典型的涓流充电器电路，规定涓流充电器寄存器的高四位用于使能涓流充电器，低四位用于选择二极管压差和限流电阻。下图中，可以在充电通路插入二极管，也可以不使用二极管，可选择的电阻值为250Ω、2kΩ或4kΩ。有些器件提供了不同的二极管和电阻配置(详细情况请参考相关器件的数据资料)。电容连接在V_BACKUP与地之间(图2)。

图1. 典型涓流充电电路

图2. 典型电路

用户根据所需要的最大充电电流选择二极管和电阻，需要时可与电容制造商联系，了解电容器的充电限制。

计算充电电流

最大充电电流可按以下方法计算：假设3.3V的系统电源加在 V_CC 上，涓流充电器已经使能，没有使用二极管、选择了2kΩ电阻。当电容电压为零时可以计算出最大充电电流：

I_MAX = (V_CC - 二极管压差)/R2
= (3.3V-0V)/R2
≈ (3.3V-0V)/2kΩ
≈ 1.65mA

随着V_BACKUP电压的升高，充电电流逐渐减小。

计算备份时间

下面，我们需要计算所需要的电容值。给定所要求的备份时间，我们还需要了解其他几个参数：电容的起始电压和最终电压、从电容吸取的电流以及电容值。

假设工作在V_BACKUP时， RTC 消耗固定的电流，可利用下式计算出最差工作条件下的备份时间，用小时表示：

[C(V_BACKUPSTART - V_BACKUPMIN)/I_BACKUPMAX]/3600

式中，C是电容值，单位为法拉。
V_BACKUPSTART是初始电压，单位为伏特。作用在V_CC上的电压, 去掉二极管的压降，用于充电电路。
V_BACKUPMIN是最终电压，单位为伏特(振荡器的最低工作电压)。
I_BACKUPMAX是数据资料中给出的最大V_BACKUP电流，单位为安培。

如果：C = 0.2F、V_BACKUPSTART = 3.3V、V_BACKUPMIN = 1.3V、I_BACKUPMAX = 1000nA, 则：

小时 = [0.2(3.3 - 1.3)/(1e - 6)]/3600 = [0.2(2.0)(1e - 6)]/3600 = 111.1

如果我们需要了解典型的备份时间，应该用I_BACKUP典型值(I_BACKUPTYP)替代I_BACKUP最大值(I_BACKUPMAX)。

因此，如果V_BACKUPTYP为3.3V (典型值)、I_BACKUPTYP为600nA (典型值), 则：

小时 = [0.2(3.3 - 1.3)/(600e - 9)]/3600 = [0.2(2.0)(600e - 9)]/3600 = 185.2

上述计算假设I_BACKUP是固定的，不考虑V_BACKUP电压。Maxim RTC的振荡器很像一个电阻，所以，备份电流随着备份电压的降低而减小。可以计算出更接近实际情况的备份时间。

按照基础电子学，可由下式确定任意时刻的电容电压(放电电路如图3所示)：

V(t) = E(e^-τ/RC)

图3. 放电电路

其中，τ为时间，单位为秒
E为初始电压，单位为伏特
V为最终电压，单位为伏特
R为负载电阻，单位为欧姆
C为电容值，单位为法拉

整理上式，可以解得t：

-ln(V/E)(RC) = t

从RTC数据资料, 我们可以查到振荡器的最小工作电压以及最大V_BACKUP电流(I_BACKUPMAX)。为了估算负载电阻，R，我们用数据资料中的V_BACKUPMAX除以I_BACKUPMAX (因为最大电流发生在最大输入电压情况下)。本例中，V_BACKUPMAX为3.7V，I_BACKUPMAX为1000nA, 结果为3.7/1e-6或3,700,000Ω。假设电容值为0.2F，已充电到3.3V, I_BACKUPMAX为1000nA, 振荡器最低工作电压为1.3V, 备份时间计算如下：

-ln(V_BACKUPMIN/V_BACKUPMAX)[(V_BACKUPMAX/I_BACKUPMAX) × C]=
-ln(1.3/3.3)(3,700,000 × 0.2) =
689,353秒(191.5小时)

改变电容值C，可以确定备份电容供电时的运行时间。

这些计算可利用网站上的计算器完成。超级电容计算器可以实现上述三个公式的计算。

应用笔记3816 ds 1302 估算涓流充电实时时钟的超级电容备份时间相关推荐

（实验15）单片机，STM32F4学习笔记，代码讲解【RTC实时时钟实验】【正点原子】【原创】
文章目录其它文章链接,独家吐血整理实验现象主程序 RTC初始化程序代码讲解其它文章链接,独家吐血整理 (实验3)单片机,STM32F4学习笔记,代码讲解[按键输入实验][正点原子][原创] ...
STM32学习笔记（十九）RTC实时时钟实验
STM32F103ZET6之RTC实时时钟实验文章目录 STM32F103ZET6之RTC实时时钟实验前言一.简介二.相关寄存器及配置过程三.程序源码 1.rtc.h 2.rtc.c 3.m ...
【嵌入式】MSP430系统实时时钟RTC学习日志（完善中）
目录 MSP430系统实时时钟RTC [时钟初始化]系统时钟初始化需要注意的问题 MSP430F149时钟源选择(部分转) MSP430 系统时钟 ACLK.MCLK.SMCLK [MSP430时钟] ...
stm32f4 RTC实时时钟解析
RTC是什么–简介 RTC,英文全称:Real-time clock,中文名称:实时时钟,是指可以像时钟一様输出实际时间的电子设备,一般会是集成电路,因此也称为时钟芯片.实时时钟芯片是日常生活中应用最 ...
RTC实时时钟（STM32）
Cortex-M4-实时时钟实时时钟概述实时时钟介绍英文缩写:RTC.显示年.月.日.时.分.秒.星期,自动计算闰年,能够区分每个月的天数. RTC特点:能从RTC获取到具体的日期时间,断掉后再 ...
ESP32连接DS3231实时时钟（RTC）的方法
在本篇文章中,我们将学习如何将RTC实时时钟模块DS3231连接到ESP32开发板和0.96英寸I2C OLED显示屏.我们将使用DS3231实时时钟模块跟踪正确的时间和日期,在OLED显示屏上进行显 ...
【正点原子FPGA连载】第二十四章 RTC实时时钟LCD显示实验-摘自【正点原子】领航者ZYNQ之FPGA开发指南_V2.0
1)实验平台:正点原子领航者ZYNQ开发板 2)平台购买地址:https://item.taobao.com/item.htm?&id=606160108761 3)全套实验源码+手册+视频下 ...
传感器自学笔记第十章——DS1302实时时钟模块（附51程序）
作者:GWD 时间:2019.06.28 一. 学习要点 1.问:DS1302的(双)总线与DHT11的单总线区别? 答:DS1302的总线是一条数据线,一条时钟线,此类总线"上写下读&qu ...
【论文笔记】BusTr，基于实时交通数据的公交旅行时间预测
(知乎:https://zhuanlan.zhihu.com/p/344821161) 文章目录 BusTr,基于实时交通数据的公交旅行时间预测 1. 概述 2. 本文与历史工作的区别 3. 具体方法 ...
【51单片机学习笔记】DS1302实时时钟程序
目录实验现象 DS1302介绍 ds1302简介引脚工作流程寄存器控制寄存器时间寄存器读写与时序写读 ds1302的GPIO 代码 ds1302.c main.c 备注实验现象将 ...

应用笔记3816 ds 1302 估算涓流充电实时时钟的超级电容备份时间