Cymbet的一家從事工業(yè)過程控制的客戶，正在為一條制造組裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)一個(gè)全新的基于嵌入式系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，它需要為微控制器(MCU)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)數(shù)據(jù)保留提供電源保持。該款工業(yè)控制器 采用了德州儀器MSP430x22x4微控制器，并帶有板上電源監(jiān)控功能。該MSP430微控制器具有700納安的超低功耗待機(jī)模式，以及關(guān)閉模式下 100納安的RAM保持電流。該MCU還帶有極低功耗的低頻振蕩器，并且可從待機(jī)模式用不到1微秒的時(shí)間完成超快速喚醒。它們采用38引腳DA包裝。
項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求
該工業(yè)過程控制嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提出了如下要求：
1. 在主電源發(fā)生故障時(shí)，需要為這一片MSP430微控制器提供后備電源
2. 需要為MCU的RAM內(nèi)存提供10天的后備電源支持
3. 需要為待機(jī)模式(VLO)下的MCU提供7天的后備電源
4. 需要為MCU的實(shí)時(shí)時(shí)鐘運(yùn)行提供3天的后備電源
5. 電池必須是可充電的
6. 電池每年的自放電不得高于2%
7. 必須永遠(yuǎn)不必更換電池
8. 控制系統(tǒng)產(chǎn)品的內(nèi)置電池必須能夠被空運(yùn)
9. 電池必須符合RoHS和WEEE規(guī)范
10. 必須只占用很小的設(shè)備空間
11. 在組裝中必須能夠使用表面貼裝技術(shù)和回流焊工藝。
圖1：需要保留時(shí)間的工業(yè)控制器嵌入式系統(tǒng)
設(shè)計(jì)解決方案
該工業(yè)流程控制器的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)采用帶有內(nèi)置電源管理功能的EnerChip? CC CBC3150固態(tài)電池，滿足了單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能后備電源的設(shè)計(jì)需求。
許多采用微控制器和/或?qū)崟r(shí)時(shí)鐘芯片的系統(tǒng)要求在主電源中斷的情況下，還具有非易失性的日期保留和/或?qū)崟r(shí)時(shí)鐘運(yùn)行。通常，這是通過使用電源監(jiān)控電路再 加上諸如紐扣電池或超級(jí)電容器等后備電源而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)主電源被中斷 –– 如在線路停電或當(dāng)主電池因?yàn)槌潆娀蚋鼡Q被拿掉時(shí) –– 后備電源提供了足夠的能量，以維持嵌入SRAM中的數(shù)據(jù)或保持內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘仍在操作。許多MCU都具有內(nèi)部電源監(jiān)控電路，可以用來控制從主電源切換到輔助電源這一功能。當(dāng)電源電壓下降或完全斷電達(dá)到電源電壓的閾值電壓時(shí)，MCU可以按照編好的程序產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部中斷，使MCU進(jìn)入低功耗狀態(tài)，以從備用電源獲得最長的運(yùn)行時(shí)間。
EnerChip CC是一種表面貼裝器件，它把一片可充電固態(tài)電池與集成的電池管理芯片封裝在同一個(gè)器件里。這種EnerChip CC能夠在同一個(gè)小型化封裝內(nèi)提供充電控制、放電控制、閾值電壓檢測(cè)、電源監(jiān)控等功能。它能夠在2.5V至5.5V的范圍內(nèi)工作。
采用的EnerChip CC為微控制器提供后備電源的電路是非常簡單，如下圖所示：
圖2：采用EnerChip CC CBC3150作為微控制器RTC后備電源的實(shí)例
為您的下一個(gè)項(xiàng)目評(píng)估Cymbet的EnerChip解決方案
本案例研究展示了這家工業(yè)流程控制公司的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)如何使用EnerChip固態(tài)電池來提高其新裝配系統(tǒng)的功能和競(jìng)爭力。您也可通過使用的 EnerChip器件，來降低成本并改善您產(chǎn)品的功能。Cymbet提供了一整套可用于加快新產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度的評(píng)估工具包。用于后備電源設(shè)計(jì)的理想評(píng)估套件 是EnerChipCCRTCPowerBack-upCBC-EVAL-06kit。如圖3所示，這種易于使用的、基于USB的小片評(píng)估套件帶有一片 MicroCrystalRV-2123實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片和一片EnerChipCCCBC3112固態(tài)電池。