Годинник реального часу

1. Про компанію ST Microelectronics

Наши партнеры ArtmMisto

Годинник реального часу (Real-time clocks) - це мікросхеми з вбудованими засобами реєстрації часу, що дозволяють відраховувати секунди, хвилини, години, дні тижня, числа місяця, роки і навіть століття. Деякі мікросхеми дозволяють відраховувати соті частки секунди, враховувати переходи на літній і зимовий час, мають вбудовану незалежну пам'ять, супервізор харчування. Повністю незалежний годинник реального часу випускаються в комплекті з вбудованою літієвої батареєю живлення, що повністю виключає порушення коректного функціонування таких мікросхем.

На малюнку 1 показана базова структура годин реального часу з календарем без додаткових функцій.

Мал. 1. Базова структура годин реального часу з календарем без додаткових функцій

Точність і стабільність відліку часу залежить від параметрів задає кварцового резонатора. У деяких мікросхемах годин реального часу компанії STMicroelectronics передбачена аналогова і цифрова калібрування для досягнення максимальної точності вимірювання тимчасових інтервалів. Кварцовий генератор формує тактові імпульси з частотою 32,768 кГц. На виході першого дільника частоти (лічильника 1) частота проходження імпульсів становить 1 Гц (1 імпульс в секунду), на виході другого лічильника формуються хвилинні імпульси, на виході лічильника 3 - один імпульс на годину і так далі аж до одного імпульсу в століття на виході лічильника 8. Інформація про поточний момент часу передається в мікроконтролер через послідовні інтерфейси I2C або SPI.

Годинник реального часу STMicroelectronics сам виробник поділяє на три типи:

• годинник реального часу з дуже низьким споживанням (Low power Real-time clocks);
• годинник реального часу промислового стандарту (Industry standard Real-time clocks);
• годинник реального часу високого ступеня інтеграції (High integration Real-time clocks).

Годинник реального часу з дуже низьким споживанням

Годинник реального часу з дуже низьким споживанням і допустимою напругою харчування в робочому режимі до 1,3 В (відлік часу триває аж до мінімального напруги 1,0 В) представлені серією M41T6x. Мікросхеми споживають всього 350 нА в режимі очікування при напрузі живлення 3 В. Низьке споживання особливо важливо в режимі очікування, так як в цьому випадку харчування на мікросхеми годин реального часу подається від резервної батареї. Основні параметри і функціональні особливості цих мікросхем зведені в таблицю 1.

Таблиця 1. Годинник реального часу STMicroelectronics з дуже низьким споживанням (Low power Real-time clocks)

Мікросхеми цієї серії оновлюють поточну інформацію про рік, місяць, день, датою, годинах, хвилинах, секундах, десятих і сотих частках секунди і навіть про столітті. Управління та обмін інформацією з мікро контролером відбувається за стандартним інтерфейсу I2C з тактовою частотою 400 кГц. Автоматичні переходи на зимовий і літній час спрощують використання годин реального часу серії M41T6x. Мініатюрний корпус QFN16 з розмірами всього 3х3 мм дозволяє вбудовувати ці мікросхеми в компактні прилади.

Годинник реального часу промислового стандарту

Мікросхеми годин промислового стандарту (за класифікацією виробника STMicroelectronics) зведені в таблицю 2.

Таблиця 2. Годинник реального часу STMicroelectronics промислового стандарту (Idustry standard Real-time clocks)

Серед мікросхем цього типу годинник реального часу M41T82, M41T83 і M41T93 мають аналогову і цифрову калібрування для підстроювання частоти кварцового резонатора 32,768 кГц. Аналогова калібрування здійснюється регулюванням еквівалентної навантажувальної ємності CLOAD, що проілюстровано на малюнку 2.

Мал. 2. Аналогова калібрування M41T82, M41T83 і M41T93 проводиться регулюванням сумарною навантажувальної ємності CLOAD кварцового резонатора

Завантажуючи через послідовний інтерфейс у відповідні регістри мікросхем певні значення (точні дані наведені в документації для конкретних годин реального часу), можна домогтися мінімального відхилення від необхідної частоти 32,768 кГц. Крім того, в цих мікросхемах є можливість і цифрового калібрування або підстроювання частоти низькочастотного задає кварцового резонатора 32,768 кГц по високочастотному кварцового резонатора мікроконтролера. Справа в тому, що стабільність частоти високочастотних кварцових резонаторів, частота яких вимірюється одиницями і десятками МГц, істотно вище, ніж аналогічний параметр низькочастотних часових кварців з частотою 32,768 кГц. Це наочно показано на малюнку 3, взятому з керівництва по застосуванню AN2678 компанії STMicroelectronics.

Мал. 3. Стабільність частоти низькочастотних і високочастотних кварцових резонаторів для індустріального діапазону робочих температур від -40 до 85 ° С

З малюнка 3 добре видно, що діапазон зміни частоти кварцового резонатора 32,768 кГц в кілька разів більше в порівнянні з діапазоном високочастотного кварцового резонатора, що задає тактову частоту мікроконтролера. Ці властивості резонаторів дозволяють реалізувати додатково до аналогової підстроювання частоти цифрову калібрування резонатора 32,768 кГц по частоті генератора, що задає мікроконтролера (див. Рис. 4).

Мал. 4. Калібрування частоти годинного кварцового резонатора 32,768 кГц по високочастотному кварцовим генератором мікроконтролера

Дві калібрування, засновані на різних принципах, істотно підвищують стабільність частоти генератора, що задає годин реального часу. Попередня заводське калібрування мікросхем M41T82, M41T83 і M41T93 дозволяє забезпечити стабільність частоти ± 5 ppm (ppm - одна мільйонна частина), що дозволяє отримати точність відліку часу з помилкою не більше 12 секунд на місяць при кімнатній температурі. Цифрове калібрування істотно підвищує точність ходу годинника не тільки при кімнатній температурі, але і у всьому індустріальному діапазоні робочих температур. Мікросхеми M41T82, M41T83 і M41T93 мають вбудовані схеми формування сигналів, які інформують мікроконтролер про неприпустимо низькій напрузі харчування основного джерела. У цей момент відбувається автоматичне перемикання на живлення від резервної батареї. Типові напруги порогів спрацьовування цих мікросхем в цих випадках наведені в нижній частині малюнка 5.

Мал. 5. Структура годин реального часу M41T93 з інтерфейсом SPI і схемою вибору харчування

Мікросхеми годин реального часу мають вбудовані додаткові функції. На малюнку 5 показана функціональна схема годин реального часу M41T93 з керуванням по послідовному інтерфейсу SPI. Мікросхема містить інтегровану схему управління і вибору харчування (від основного джерела або резервної батареї), формувач сигналу зупинки кварцового генератора, два формувача сигналів оповіщення (ALARM1 і ALARM2), таймер Watchdog, вихід тестової частоти, 8 біт пам'яті з одноразовим програмуванням (OTP), 7 байт пам'яті SRAM. Мікросхеми випускаються в мініатюрних корпусах QFN16, SO18 або SO8.

Мікросхеми годин реального часу з високим ступенем інтеграції

Цей тип годинника реального часу STMicroelectronics має підвищений обсяг вбудованої незалежної пам'яті NVRAM, а деякі мікросхеми містять в комплекті вбудовану літієвої батареї живлення (корпус SOH28), що забезпечує стабільний безперебійний відлік часу протягом декількох років. Основні параметри і особливості мікросхем цього типу зведені в таблицю 3.

Таблиця 3. Годинник реального часу STMicroelectronics високого ступеня інтеграції (High Integration Real-time clocks)

Заслуженою популярністю серед розробників користуються мікросхеми годин реального часу M41T56C64 з напругою живлення 5 В ± 10% (див. Рис. 6), що мають найбільший обсяг вбудованої пам'яті (56 байт NVRAM + 8 кбайт EEPROM).

Мал. 6. Структурна схема годин реального часу M41T56C64 і M41T00SC64 з двома типами вбудованої пам'яті (56 байт NVRAM і 64 кбіт EEPROM)

Вбудована пам'ять EEPROM - це добре відома розробникам M24C64. Низьке споживання інтегрованої пам'яті цих мікросхем дозволяє зберігати інформацію при відключеному харчуванні більше 40 років. Вбудований кварцовий резонатор, індустріальний діапазон робочих температур, вбудована схема для автоматичного переходу на резервне живлення в поєднанні з низькою ціною забезпечують високий успіх цих мікросхем серед широкого розмаїття годин реального часу. Безсумнівно, розробників зацікавить нова мікросхема M41T00SC64 з аналогічними функціональними можливостями, але з широким діапазоном напруг живлення від 2,7 до 5,5 В. Це особливо актуально, так як переважна кількість сучасних мікроконтролерів працюють при напрузі живлення 3,3 В і нижче. Структурна схема M41T56C64 і M41T00SC64 приведена на малюнку 6.

Відповідальний за напрям в Компел - Олександр Райхман

Отримання технічної інформації, замовлення зразків, поставка -
e-mail: [email protected]

Новий контролер для обратноходових перетворювачів

Компанія STM анонсувала новий контролер для високоякісних обратноходових потужних перетворювачів, які здатні функціонувати в двох режимах: фіксованої частоти або в квазірезонансного режимі.

При малому навантаженні в обох режимах чіп входить в кероване стан burst-mode з низькою частотою (кілька сот Герц) і постійним максимальним струмом. Зроблено це для того, щоб мінімізувати загальні вимоги по потужності, відповідно до світових енергозберігаючими рекомендаціями. Невеликий струм споживання контролера (менш ніж 3 мА), вбудована не розсіюється ланцюжок запуску, - є розробками STM, поліпшують ефективність використання мікросхеми.

Мікросхема випускається в двох версіях L6566A і L6566B. Перша спеціально розроблена для конверторів, які працюють через коректор потужності. L6566A здатна взаємодіяти з коректором, вимикаючи його при малому навантаженні або коротких замикань. L6566B розроблена для застосувань, де коректор потужності не використовується і мікросхема додатково містить в собі генератор частотної модуляції на вході. Це забезпечує знижений випромінювання електромагнітних завад, що дозволяє знизити розміри і ціну лінійного фільтра в режимі фіксованої частоти.

Захист по входу і виходу включає захист від перенапруг, захист від струмових перевантажень, захист від перегріву і захист від зниженої напруги.

Мультирежимний контролер L6566 може бути використаний в обратноходових AC / DC-перетворювачів, TV і LCD-моніторах, DVD-програвачах, зарядний пристрій, set-top box і інших споживчих пристроях.

Мікросхеми, виконані в корпусі SO-16, в даний час вже знаходяться в серійному виробництві.

Про компанію ST Microelectronics

Компанія STMicroelectronics є №1 виробником електроніки в Європі. Компоненти ST широко представлені в оточуючих нас споживчих товарах - від iPhone до автомобілів різних марок. Лідери індустріального ринку вибирають компоненти ST за їх надійність і видатні технічні параметри. У компанії ST працює 48 000 співробітників в 35 країнах. Виробничі потужності розташовані в 12 країнах світу. Понад 11 тисяч співробітників зайняті дослідженнями і розробками - інноваційне лідерство ... читати далі