微控制器(MCU)和实时时钟(RTC)的后备电源

21ic讯：　Cymbet的一家从事工业过程控制的客户，正在为一条制造组装生产线设计一个全新的基于嵌入式系统的控制系统，它需要为微控制器(MCU)和实时时钟(RTC)数据保留提供电源保持。该款工业控制器采用了德州仪器MSP430x22x4微控制器，并带有板上电源监控功能。该MSP430微控制器具有700纳安的超低功耗待机模式，以及关闭模式下100纳安的RAM保持电流。该MCU还带有极低功耗的低频振荡器，并且可从待机模式用不到1微秒的时间完成超快速唤醒。它们采用38引脚DA包装。

项目设计要求

该工业过程控制嵌入式系统的设计团队提出了如下要求：

1. 在主电源发生故障时，需要为这一片MSP430微控制器提供后备电源

2. 需要为MCU的RAM内存提供10天的后备电源支持

3. 需要为待机模式(VLO)下的MCU提供7天的后备电源

4. 需要为MCU的实时时钟运行提供3天的后备电源

5. 电池必须是可充电的

6. 电池每年的自放电不得高于2%

7. 必须永远不必更换电池

8. 控制系统产品的内置电池必须能够被空运

9. 电池必须符合RoHS和WEEE规范

10. 必须只占用很小的设备空间

11. 在组装中必须能够使用表面贴装技术和回流焊工艺。

图1：需要保留时间的工业控制器嵌入式系统

设计解决方案

该工业流程控制器的设计团队采用带有内置电源管理功能的EnerChip? CC CBC3150固态电池，满足了单片机的实时时钟功能后备电源的设计需求。

许多采用微控制器和/或实时时钟芯片的系统要求在主电源中断的情况下，还具有非易失性的日期保留和/或实时时钟运行。通常，这是通过使用电源监控电路再加上诸如纽扣电池或超级电容器等后备电源而实现。当主电源被中断 –– 如在线路停电或当主电池因为充电或更换被拿掉时 –– 后备电源提供了足够的能量，以维持嵌入SRAM中的数据或保持内部实时时钟仍在操作。许多MCU都具有内部电源监控电路，可以用来控制从主电源切换到辅助电源这一功能。当电源电压下降或完全断电达到电源电压的阈值电压时，MCU可以按照编好的程序产生一个内部中断，使MCU进入低功耗状态，以从备用电源获得最长的运行时间。

EnerChip CC是一种表面贴装器件，它把一片可充电固态电池与集成的电池管理芯片封装在同一个器件里。这种EnerChip CC能够在同一个小型化封装内提供充电控制、放电控制、阈值电压检测、电源监控等功能。它能够在2.5V至5.5V的范围内工作。

采用的EnerChip CC为微控制器提供后备电源的电路是非常简单，如下图所示：

　图2：采用EnerChip CC CBC3150作为微控制器RTC后备电源的实例

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本案例研究展示了这家工业流程控制公司的设计团队如何使用EnerChip固态电池来提高其新装配系统的功能和竞争力。您也可通过使用的EnerChip器件，来降低成本并改善您产品的功能。Cymbet提供了一整套可用于加快新产品开发进度的评估工具包。用于后备电源设计的理想评估套件是EnerChipCCRTCPowerBack-upCBC-EVAL-06kit。如图3所示，这种易于使用的、基于USB的小片评估套件带有一片MicroCrystalRV-2123实时时钟芯片和一片EnerChipCCCBC3112固态电池。