【序文】

通常，實時時鐘必須隨石英晶體振蕩頻率而隨時更新日歷數(shù)據(jù)和時間數(shù)據(jù)。為此，需要使用備用電池保護數(shù)據(jù)以應對主電源的切斷及停電。在這種電池備用電路中，主電源和電池的轉(zhuǎn)換需在適當時間內(nèi)進行。部分系統(tǒng)為此采用了專用的電源管理 LSI，而大部分系統(tǒng)為追求簡便則采用由兩只二極管構(gòu)成的或門電路【圖 1】。在此解說這種二極管或門電路特有的技術(shù)性課題。

【1】電池能量損耗

考慮二極管所造成的損耗時可列舉出兩大特性。其一是正向壓降（VF）特性，另一項是反向泄漏電流（IR）特性。一般情況下所產(chǎn)生的 VF為 0.6V 左右，當主電源為 3.0V 時，通過二極管后的電壓為 2.4V。這種電壓下降意味著向充電電池和雙電層電容器（以下稱為“電容器”）等充電的電壓下降。結(jié)果有可能導致電池充電電壓下降而縮短其壽命。

由于上述原因，不少技術(shù)人員選擇使用 VF 較小的肖特基勢壘二極管。肖特基勢壘二極管的結(jié)構(gòu)特征導致其 VF 量小，各家公司均推出了這項產(chǎn)品。但是，通常 VF和 IR之間為二律背反的關(guān)系，即 VF小的二極管的 IR大。IR的增大將在切斷主電源時引發(fā)問題。切斷主電源后，泄漏電流從電池流向電壓為 0V 的電源。這正是被稱為反向泄漏的理由（圖 2）。而且，IR具有溫度特性，溫度越高越呈現(xiàn)二次方增長的趨勢（表 1）。由于上述背景，設(shè)計人員需要根據(jù)所開發(fā)產(chǎn)品的溫度規(guī)格范圍并考慮到 VF和 IR選擇最為均衡的二極管，但實際上很難找到所有條件均與系統(tǒng)要求相匹配的二極管（圖 2）。

【2】時鐘數(shù)據(jù)受損風險

在前一項中已經(jīng)說明了因二極管的 VF而使 CPU 和實時時鐘的電源電壓之間出現(xiàn)電位差。若 CPU 在這種狀態(tài)下訪問實時時鐘，來自 CPU 的輸入電壓有可能超過實時時鐘的額定輸入電壓。超過額定數(shù)值后，一般的 CMOS 工藝半導體產(chǎn)品不少會出現(xiàn)內(nèi)部寄存器位數(shù)無規(guī)則變化的現(xiàn)象。額定輸入除了適用于輸入接口以外，時鐘輸出的使能輸入以及 CMOS 時鐘輸出端子的上拉對象也可能適用同樣的額定輸入電壓，因此需要進行充分的確認。CMOS 半導體產(chǎn)品的輸入最大額定值一般在 VDD+0.3V 以下。這時需把二極管的 VF 控制在 0.3V 以內(nèi)，所以必然將選擇使用肖特基勢壘二極管。這就產(chǎn)生了前項所提到的 IR的問題（圖 2）。

圖 1：通常使用二極管或門電路的電源開關(guān)電路

圖 2：切斷主電源時因 IR所造成的泄漏（虛線）

【３】RX-8035/435 中搭載的電源開關(guān)電路

本電源開關(guān)電路是針對上述二極管或門電源開關(guān)電路的設(shè)計風險而提供的解決方案。開關(guān)元件中沒有使用晶體管或二極管，而采用了 PMOS 的開關(guān)。VF被控制在 0.12V 以內(nèi)，通常狀態(tài)下的 IR在 30nA 以下。實時時鐘以外必須準備的電子部品僅為連接 VDD和 VOUT端子的 0.1μF 旁路電容器共計兩只而已。

以下介紹原電池、二次電池和雙電層電容器的連接方法。