请教一个问题：在单片机电路中用大电阻分压给RTC芯片供电，是否可行合算？

iamymao · 发表于 2010-11-1 15:42:26

目前的情况是这样，设计的电子产品，
主控单片机是 3.3v 低电压单片机，所以用了一个3.3v的ldo.
另外需要一个RTC时钟芯片，目前初步选了威帆电子的SD2068。
电源供电是3节5号电池。

在电路上设计了一个拨动开关，希望是在用单片机工作时，拨动开关打开，给LDO供电。
当单片机不工作时，拨动开关关闭，LDO停止供电，单片机停止工作。
不论拨动开关是否打开，RTC芯片都接在电池上，不经过LDO芯片，这样可以保证RTC的时钟一直在计时

但是目前的问题是，RTC芯片的IO输出电平是根据输入的电源供电决定。
这样当电池在新电池时，4.5v，RTC的IO管脚输出就是4.5v，超出了3.3v单片机的承受能力。
而且随着使用，电池的电压下降，RTC的管脚输出电压也是在变化。这样会引起一些不稳定的情况。

为了解决这个问题，目前的设计是：
RTC的主电源，接在LDO的后面，用3.3v的稳定供电
RTC的备用电源，接在电池上，但是通过两个大电阻进行分压，比如分压到电池电源的1/3

这样在电池比较新时，备用电源最高是1.5v。
当电池用到一定程度后(3.0v)，备用电源就是1.0v。

这样，拨动开关打开时，RTC的主电源为 3.3v，高于备用电源，RTC用主电源供电。
当拨动开关关闭时，RTC主电源为0，低于备用电源，RTC用备用电源供电。

现在的问题时，这个分压电路，是否可以直接用两个大电阻进行？比如一个 1兆和 2兆的电阻。
这样的分压在实际产品中是否稳定？
是否会导致耗电流过多？
是否会导致提供的电压驱动不了RTC？
或者有更加通用的低成本的分压方法？(适合用在产品上，而不是实验室中)

请教大家，在实际产品中，这样的问题该如何解决？
多谢。！！！

wowbanui · 发表于 2010-11-1 15:58:33

楼主写的很复杂...
我做过一个东西,是这样的(估计大部分都是这样的):

SD2068不太了解, 不过RTC 芯片一般非常省电, 一个3V的纽扣电池就可以使用好久了,有些RTC芯片还能给电池涓流充电,
所以还是用个专门供电的纽扣电池比较方便, 前面的什么开关什么的都可以不要了

iamymao · 发表于 2010-11-1 16:04:55

出于成本考虑，产品中没有办法再加入个钮扣电池了。。。

little_Monkey · 发表于 2010-11-1 16:30:24

RTC直接电池供电不掉电，RTC跟MCU直接串电阻解决电平不一样的问题

iamymao · 发表于 2010-11-1 16:50:34

这个考虑过，但是从以往的经验来看
想让两个电平不一样的单片机和芯片通过电阻分压来链接，
风险比较大，
出过问题，导致电平突然变化，单片机出现异常。

所以才考虑用电阻分压提供给RTC。
因为RTC芯片的接入电源是宽范围的，感觉上可以不精确分压，也不会出问题。
电压随着电池的放电而变化，也不会出问题

回复【3楼】little Monkey
rtc直接电池供电不掉电，rtc跟mcu直接串电阻解决电平不一样的问题
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physis · 发表于 2010-11-1 17:14:09

利用二极管的压降

iamymao · 发表于 2010-11-1 17:16:54

但是二极管自身压降是不是也要消耗电流比较厉害？
和大电阻分压哪个消耗的电流更厉害些？

因为这样设计，就是为了尽可能延长电池用的时间
呵呵

好象要求太琐碎了些 :)

回复【5楼】physis
利用二极管的压降
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sunnyhook · 发表于 2010-11-1 17:18:15

回复【5楼】physis
利用二极管的压降
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这是最好的办法了！

iamymao · 发表于 2010-11-1 17:21:46

这位大胡子大叔也支持二极管。。。

回复【7楼】sunnyhook
回复【5楼】physis
利用二极管的压降
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这是最好的办法了！
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physis · 发表于 2010-11-1 17:37:34

rtc消耗的那点电流..比你电池的自放电还要低

zsmbj · 发表于 2010-11-1 17:57:09

看了楼主的问题， SD2608和mcu是i2c通信。应该把i2c的上拉电阻接到mcu的 LDO的 3.3V上面就没有问题了。应该没有io电压到4.5V的情况。RTC是i2c接口，输出是线与结构，不能输出高电平的。

还有一个就是再增加一个3.3V的LDO给RTC供电。这样比较好，否则不知RTC在变化的电压下走时会不会不准。
给RTC供电的LDO有很多。比如：XC6206P332MR。静态电流只有1uA。

iamymao · 发表于 2010-11-1 19:31:53

现在因为是需要拨动开关把MCU连LDO一起关掉（为了省电）
所以不能把RTC接到ldo上。

而且这个产品出于成本考虑，如果再单独为RTC加一个LDO，更加不现实。

至于RTC的走时是否精确并不重要。
产品需要的是有时钟这个功能，不要求多精确，同时需要严格控制成本。

这位大侠说的 "应该没有io电压到4.5v的情况。rtc是i2c接口，输出是线与结构，不能输出高电平的。"
请教一下： I2C也是输出 1 0 数字串的，当RTC的供电电压是4.5v时，输出的“1”应该是接近4.5v吧？
不知道是不是我的理解有错误？
多谢。

回复【10楼】zsmbj
看了楼主的问题， sd2608和mcu是i2c通信。应该把i2c的上拉电阻接到mcu的 ldo的 3.3v上面就没有问题了。应该没有io电压到4.5v的情况。rtc是i2c接口，输出是线与结构，不能输出高电平的。
还有一个就是再增加一个3.3v的ldo给rtc供电。这样比较好，否则不知rtc在变化的电压下走时会不会不准。
给rtc供电的ldo有很多。比如：xc6206p332mr。静态电流只有1ua。
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laolu · 发表于 2010-11-1 19:53:48

有不有可能直接用定时器做时钟，不加rtc芯片呢？

iamymao · 发表于 2010-11-1 20:06:40

还是存在一个功耗问题
因为单片机的功耗比较大
不如RTC功耗小。

回复【12楼】laolu
有不有可能直接用定时器做时钟，不加rtc芯片呢？
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wowbanui · 发表于 2010-11-1 21:37:01

有那种电池盒, 在两节电池中抽个头子出来,一共三根线,
1.负极
2.正3V
3.正4.5V

把2接RTC上, 3给单片机供电, 这个方案可否?

iamymao · 发表于 2010-11-1 22:11:15

这个思路很厉害
有点脑筋急转弯的感觉了哈哈

需要仔细考虑一下 :)
多谢

回复【14楼】wowbanui
有那种电池盒, 在两节电池中抽个头子出来,一共三根线,
1.负极
2.正3v
3.正4.5v
把2接rtc上, 3给单片机供电, 这个方案可否?
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sunnyhook · 发表于 2010-11-1 22:38:01

回复【14楼】wowbanui
有那种电池盒, 在两节电池中抽个头子出来,一共三根线,
1.负极
2.正3v
3.正4.5v
把2接rtc上, 3给单片机供电, 这个方案可否?
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这个方案不错，完全可行。

楼上那个LDO的方案就有问题了，LDO的静态功耗比RTC要大几倍，不适合电池供电方案。

iamymao · 发表于 2010-11-1 23:02:21

大胡子大叔说的对的。

所以这次我才有点迷惑
在其他产品中是怎么加入RTC的呢？肯定不会再给RTC作个LDO，不管是成本还是功耗
应该是电池直接供电。
那么就存在RTC芯片的输出电平不确定，又怎么和主控单片机链接呢？

难道产品中RTC芯片都加了钮扣电池？可这样又太费成本了阿

所以很奇怪
不知道其他产品中用到RTC芯片时，怎么解决这问题？

回复【16楼】sunnyhook
回复【14楼】wowbanui
有那种电池盒, 在两节电池中抽个头子出来,一共三根线,
1.负极
2.正3v
3.正4.5v
把2接rtc上, 3给单片机供电, 这个方案可否?
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这个方案不错，完全可行。
楼上那个ldo的方案就有问题了，ldo的静态功耗比rtc要大几倍，不适合电池供电方案。
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wowbanui · 发表于 2010-11-1 23:18:01

回复【8楼】iamymao
这位大胡子大叔...

笨!拉灯!

wowbanui · 发表于 2010-11-1 23:33:28

回复【17楼】iamymao
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一般RTC芯片的供电范围是相当宽的, 比如PCF8563在其Datasheet中就表明
Wide operating supply voltage range: 1.0 to 5.5 V! 的确很宽

而且一般RTC都采用I2C协议, I2C要求SDA,SCL均为开漏, 所以必须带上拉电阻,
所以,上拉电阻都是接到单片机的 Vcc上,所以,不存在电平不匹配的情况.

纽扣电池的作用是维持RTC芯片的走时,一般一节纽扣电池能用几年的.相对而言,还是蛮划算的.
采用纽扣电池的话在主电源供电时会切换到主电源,主电源断电则回到电池供电,
最简单的方案就是纽扣电池到RTC和主电源到RTC各串个二极管.

snoopyzz · 发表于 2010-11-1 23:57:42

I2C不存在电平不匹配的情况....
上拉电阻接到3.3V,SD2068输出开漏高电平就是3.3V的说....

我用过SD2068A

zhxzhx · 发表于 2010-11-2 01:11:29

【17楼】 iamymao
一个3V的纽扣电池,直接焊板子上的才不到0.5元!
二极管不能用,因为电流太小,结压降不稳,还受温度影响,分压电阻也有消耗,RTC直接4.5V,SDA,SCL的上拉电阻接3.3V

zsmbj · 发表于 2010-11-2 10:49:19

回复【11楼】iamymao
现在因为是需要拨动开关把mcu连ldo一起关掉（为了省电）
所以不能把rtc接到ldo上。
而且这个产品出于成本考虑，如果再单独为rtc加一个ldo，更加不现实。
至于rtc的走时是否精确并不重要。
产品需要的是有时钟这个功能，不要求多精确，同时需要严格控制成本。
这位大侠说的 "应该没有io电压到4.5v的情况。rtc是i2c接口，输出是线与结构，不能输出高电平的。"
请教一下： i2c也是输出 1  0  数字串的，当rtc的供电电压是4.5v时，输出的“1”应该是接近4.5v吧？
不知道是不是我的理解有错误？
多谢。
回复【10楼】zsmbj
看了楼主的问题， sd2608和mcu是i2c通信。应该把i2c的上拉电阻接到mcu的 ldo的 3.3v上面就没有问题了。应该没有io电压到4.5v的情况。rtc是i2c接口，输出是线与结构，不能输出高电平的。
还有一个就是再增加一个3.......
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楼主去看看i2c的协议吧，i2c是开漏输出的，只能输出0电平，不能输出高电平的。
高电平实际是依靠上拉电阻实现的，把上拉电阻接到3.3V上，怎么会出现4.5V呢。

gallle · 发表于 2010-11-2 11:03:30

使用1302类似的双电源RTC就ok了！

iamymao · 发表于 2010-11-2 15:20:35

多谢。
我去理解理解。。。
一切的确不知道i2c的具体协议。。。头次使用到

回复【20楼】snoopyzz
i2c不存在电平不匹配的情况....
上拉电阻接到3.3v,sd2068输出开漏高电平就是3.3v的说....
我用过sd2068a
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iamymao · 发表于 2010-11-2 15:33:23

多谢。
根据你和前一位的指导，
应该是 RTC的电源直接链接到电池上就可以，
然后把 i2c 的上拉链接到 LDO上。

这样，当拨动开关打开时， ldo工作，单片机工作，rtc的上拉也有电，单片机可以通过i2c和rtc通信
当拨动开关关闭时， ldo 不工作，单片机也不工作，rtc 通过电池供电保持计时。此时i2c的上拉没有电

这样是否理解正确了？

回复【22楼】zsmbj

楼主去看看i2c的协议吧，i2c是开漏输出的，只能输出0电平，不能输出高电平的。
高电平实际是依靠上拉电阻实现的，把上拉电阻接到3.3V上，怎么会出现4.5V呢。

zsmbj · 发表于 2010-11-3 08:56:58

回复【25楼】iamymao
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是的，SD2608的VDD接3.3V，Vbat就接电池即可。就和这个电路一样。VCC是电池通过开关，LDO降压到３.３V的

(原文件名:1111.JPG)

iamymao · 发表于 2010-11-3 10:16:40

首先非常感谢。

不过我查了一下 sd2068的datasheet，上面的解释是 VDD  和 VBAT 谁的电压高，就算谁是电源。
而目前我们的产品中需要用到 3节电池。
这样用你这个图的链接就不行，因为3节电池的电压高于3.3v，SD2068会一直用 VBAT供电，在VBAT供电时，
这个芯片的I2C管脚似乎是不工作的。（datasheet上的说明）

所以，是不是可以这样修改：

VDD 直接链接到  电池上（从新电池的 4.5V开始，随着使用而电压降低）
INI SCL  SDA 通过上拉电阻链接到LDO后的3.3v的 VDD上

回复【26楼】zsmbj
回复【25楼】iamymao
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是的，sd2608的vdd接3.3v，vbat就接电池即可。就和这个电路一样。vcc是电池通过开关，ldo降压到３.３v的

(原文件名:1111.jpg)

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zsmbj · 发表于 2010-11-3 13:05:20

回复【27楼】iamymao
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确实如楼主所说，Vbat不能高于VDD。否则i2c不工作。建议增加一个3V的ldo个Vbat供电。比如：XC6206P332MR。静态电流只有1uA。才几毛钱。

bat和VDD都加在电池上好像不行。因为不能满足Vdd>Vbat+Vbayhys的要求。

yangwc · 发表于 2011-8-5 16:43:43

不能用二极管降压，因为RTC工作电流太小。二极管上的压降非常低。

gilberth · 发表于 2020-6-26 11:08:14

谢谢楼主，我遇到一个类似需求，不知楼主后来的设计有没有实现？

zlutian · 发表于 2020-6-26 21:35:55

楼主试下下图，确认下SCL电平是否符合要求，不符合要求，就增加3.3V转5V电平电路。

fiddly · 发表于 2020-6-27 07:08:12

1，vbat接地；2，vdd接4.5电池；3，scl、sdl上拉电阻接到ldo输出，不考虑换电池时的时钟保持的话。

请教一个问题：在单片机电路中用大电阻分压给RTC芯片供电，是否可行合算？

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