Cuándo usar un RTC IC independiente en lugar de un RTC integrado en MCU en dispositivos IoT de baja potencia

Cuando los circuitos integrados de reloj en tiempo real (RTC IC) aparecieron en el mercado de los semiconductores a finales de los noventa, su objetivo principal era mantener el tiempo y proporcionar datos e información de tiempo de una manera más utilizable en comparación con un simple contador de reloj. Desde entonces, estos productos han evolucionado, presentando varias características nuevas como alarmas, vigilancia, grabación de marcas de tiempo, memoria integrada y varias otras. También redujeron el consumo de energía a valores bajos. Sin embargo, en los últimos diez años, la función RTC a menudo se ha convertido en una función integrada en las MCU (MCU-RTC) con prestaciones como los circuitos integrados de RTC independientes.

Entonces, ¿por qué utilizar circuitos integrados de RTC independientes? Además, si es así, ¿para qué aplicaciones y en qué medida?

Analizaremos los RTC independientes que se utilizan en algunas aplicaciones específicas, como IoT, donde la potencia y la precisión son factores clave. Una comparación uno a uno de las características y los parámetros eléctricos puede ayudar a los diseñadores a aprovechar al máximo un IC RTC independiente.

Requisitos clave en IoT y otras aplicaciones de bajo consumo

Las aplicaciones de IoT abarcan varios tipos de dispositivos:desde potentes teléfonos inteligentes de varios núcleos hasta pequeños sensores conectados. Sin embargo, la vida útil prolongada de la batería es una necesidad común para todos estos dispositivos. En particular, este requisito es fundamental en los dispositivos IoT con baterías pequeñas o que funcionan con energía recolectada. La Figura 1 muestra el esquema de bloques típico de un dispositivo IoT de baja potencia. La MCU gestiona las diversas funciones del dispositivo. Decide encender o apagar los periféricos según las condiciones de la aplicación. La gestión del tiempo de encendido / apagado de las diversas funciones es una forma clave de reducir el consumo de energía. Se minimiza si la MCU entra en modo de suspensión profunda cuando no se necesita y si la base de tiempo es lo suficientemente precisa como para no crear un cambio de tiempo significativo entre la señal de activación y la necesidad real de la activación del periférico.

Figura 1:Arquitectura típica de IoT

La mayoría de los circuitos integrados de RTC tienen una gestión de interrupciones muy flexible que permite activar la MCU del host desde períodos de milisegundos hasta períodos anuales. Incluso si la MCU en modo RTC tiene la misma función, la gestión de interrupciones de los circuitos integrados de RTC es completamente independiente de la ejecución del software, lo que permite el modo de suspensión total de la MCU y mejora la solidez de la aplicación.

En comparación con el consumo de corriente de la MCU en modo RTC, en el rango de unos pocos microamperios, los circuitos integrados de RTC proporcionan estas interrupciones precisas con un consumo de corriente por debajo de unos pocos cientos de nanoamperios, una reducción de corriente significativa.

Hora normal y energía de respaldo

Para todos los dispositivos de IoT, mantener el tiempo es crucial. En ausencia de la fuente de energía principal, tener información confiable de la ocurrencia de eventos y ranuras de tiempo de comunicación se logra con el uso de una pequeña batería o un capacitor.