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Dallas半導體公司的DS1302涓流充電時(shí)鐘芯片是一個(gè)可編程3線(xiàn)串行接口時(shí)鐘芯片，可用超級電容或可充電電池備份系統的時(shí)間和日期，還提供31字節的非易失SRAM用于數據存儲。由DS1302和超級電容構成的電源備份電路如圖1所示，DS1302的VCC2接主電源，VCC1接超級電容正極。針對不同的電源備份系統，如可充電的鎳氫電池、鎳鎘電池，還有容量不同的超級電容，DS1302專(zhuān)門(mén)提供了可編程涓流充電電路，以適應不同的充電電流要求，充電電路如圖2所示。 通過(guò)設置電路內的DS和RS控制位，可設置不同的最大充電電流IMAX。例如控制字是10100101，則表示選通了一只二極管，同時(shí)選通阻值為2kΩ的R1，IMAX計算公式如式1，式中的VDrop是二極管的電壓降。 IMAX=(VCC2-n·VDrop)/R n=1,2 (1) 表1列出了IMAX計算值，對應VCC2的值是4.5V、5.0V、5.5V，有1只二極管和2只二極管兩種情況，電阻值為2kΩ、42kΩ和82kΩ。 充電過(guò)程 作為電源備份的元件，超級電容的充、放電特性是關(guān)注的重點(diǎn)，結合DS1302的可編程充電電路，在下面給出充電時(shí)電壓V(t)及電流I(t)與時(shí)間的函數及放電時(shí)電壓V(t)與時(shí)間的函數。 超級電容端電壓與時(shí)間的函數可表示為式2。 V(t)=VMAX [1-e(-t/RC)] (2) V(t)為超級電容端電壓，VMAX等于VCC2減去n·VDrop，R為內部涓流充電電阻，C是超級電容的容量。超級電容兩端電壓充電到VMAX的95%所需時(shí)間見(jiàn)表2。 充電電流與時(shí)間的函數可表示為式3。 I(t)=VMAX/R·e(-t/RC) (3) I(t)為充電電流。 超級電容充電特性曲線(xiàn)如圖3所示。 放電過(guò)程 要知道DS1302使用超級電容放電的時(shí)間，則需要了解DS1302的特性參數ICC1T(時(shí)間保持電流)，ICC1T呈線(xiàn)性變化，這意味著(zhù)DS1302可以表示為阻性負載RL，超級電容通過(guò)此負載來(lái)放電。根據DS1302數據手冊，在VCC1為2.5V時(shí)，ICC1T為0.3μA，這樣RL約為8.3MΩ。在不考慮超級電容自放電影響的情況下，超級電容放電特性可表示為式4。 V(t)=VMAX·e(-t/RLC) (4) RL為DS1302負載阻抗。電容放電至2V，根據上面公式計算的放電時(shí)間值見(jiàn)表3。 超級電容放電電壓特性曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。 本文介紹了實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302與超級電容的應用實(shí)例，有助于設計人員使用超級電容完成時(shí)鐘保持、數據保持等電路的設計。 |
