Quando usar um RTC IC autônomo em vez de um RTC incorporado MCU em dispositivos IoT de baixa potência

Quando os ICs de relógio em tempo real (ICs RTC) surgiram no mercado de semicondutores por volta do final dos anos 90, seu objetivo principal era manter a hora e fornecer dados e informações de hora de uma maneira mais utilizável em comparação com um simples contador de relógio. Desde então, esses produtos evoluíram, introduzindo vários novos recursos como alarmes, watchdog, gravação de carimbo de data / hora, memória embutida e vários outros. Eles também reduziram o consumo de energia para valores superficiais. No entanto, nos últimos dez anos, a função RTC tornou-se frequentemente uma função integrada em MCUs (MCU-RTC) com desempenhos como ICs RTC autônomos.

Então, por que usar ICs RTC autônomos? Além disso, em caso afirmativo, para quais aplicações e em que medida?

Veremos RTCs autônomos usados ​​em algumas aplicações específicas, como IoT, em que a potência e a precisão são fatores-chave. Uma comparação individual de recursos e parâmetros elétricos pode ajudar os projetistas a obter o máximo valor de um IC RTC autônomo.

Principais requisitos em IoT e outras aplicações de baixo consumo de energia

Os aplicativos de IoT abrangem vários tipos de dispositivos:de poderosos smartphones com vários núcleos a pequenos sensores conectados. No entanto, a vida útil prolongada da bateria é uma necessidade comum para todos esses dispositivos. Em particular, esse requisito é fundamental nos dispositivos IoT com baterias pequenas ou alimentados por energia captada. A Figura 1 mostra o esquema de bloco típico de um dispositivo IoT de baixa potência. O MCU gerencia as várias funções do dispositivo. Ele decide ligar ou desligar os periféricos de acordo com as condições de aplicação. A gestão do tempo de ligar / desligar das várias funções é uma forma fundamental de reduzir o consumo de energia. É minimizado se o MCU entrar no modo de hibernação quando não for necessário e se a base de tempo for precisa o suficiente para não criar uma mudança de tempo significativa entre o sinal de despertar e a necessidade real de ativação periférica.

Figura 1:Arquitetura típica de IoT

A maioria dos ICs RTC tem um gerenciamento de interrupção muito flexível que permite despertar o MCU do host de períodos de milissegundos para períodos anuais. Mesmo que o MCU no modo RTC tenha a mesma função, o gerenciamento de interrupção dos ICs RTC é totalmente independente da execução do software, o que permite o modo de hibernação total do MCU e melhora a robustez do aplicativo.

Quando comparado ao consumo de corrente MCU no modo RTC - na faixa de alguns micro amperes - os ICs RTC fornecem essas interrupções precisas com consumo de corrente abaixo de algumas centenas de nano amperes - uma redução significativa da corrente.

Cronometragem e poder de reserva

Para todos os dispositivos IoT, manter o tempo é crucial. Na ausência da fonte de alimentação principal, ter informações confiáveis ​​de ocorrências de eventos e slots de tempo de comunicação é obtido com o uso de uma pequena bateria ou um capacitor.