作者
Robert Gee
他在多个市场应用及电子期间代理商业务方面拥有30多年的技术市场推广经验，目前专注于通用I/O扩展器、电压电平转换器、高速接口和旧型号模拟器件。他毕业于马萨诸塞大学阿默斯特分校，获得了电子工程学士学位，目前居住在加州桑尼韦尔。
PCA8525和PCF8525深度解析：先进的温度补偿RTC IC问答
在本期问答中，将围绕PCA8525和PCF8525高精度实时时钟(RTC)集成电路(IC)的常见话题进行探讨。这两款产品在计时精度上较标准RTC可提升5倍，同时具备超低电流消耗、紧凑的印刷电路板(PCB)尺寸、片上温度传感功能，以及32.768kHz晶体选择灵活性，将RTC模块级的性能引入分立式设计中。
问：各家厂商似乎均宣称其RTC具备“高精度”，但PCA8525和PCF8525的数据手册所呈现的精度表现尤为突出。究竟是何原因使其精度达到标准RTC IC的5倍？
答：答案在于真正意义上持续运行的数字温度补偿。采用HVSON封装的PCA8525和PCF8525是首批内置温度补偿引擎的RTC IC，能够对石英晶体在全温度范围内的漂移进行校正。该内置数字补偿引擎实现了：
- 相比缺乏温度补偿的标准RTC IC，精度提升了5倍；
- 配合标准32.768kHz音叉晶体，PCF8525在-40°C至+85°C范围内的典型精度可达±30ppm，PCA8525在-40°C至+125°C范围内同样可达±30ppm。
问： 这确实令人印象深刻，但功耗表现如何？PCA8525和PCF8525是否像大多数带补偿功能的RTC那样消耗较大电流？
答：PCA8525和PCF8525均提供温度补偿精度，同时依然保持了纳安级的计时电流。在3.3V电压下的计时模式下，两款器件均展现出极低的功耗水平：
- PCF8525：典型计时电流为64nA
- PCA8525：典型计时电流为106nA。
换言之，您可以在与市场上最低功耗RTC相当的电流水平下，获得TCXO级别的精度。在实际应用场景中，PCF8525使用一枚CR2032纽扣电池可连续运行10年以上，而同类产品仅能支撑约一个月。
问： 许多设计人员正转向采用更小尺寸的封装。PCF8525的封装尺寸有多小？
答：其尺寸足以轻松置入微型可穿戴设备与物联网节点之中。PCF8525提供1.6mmx1.2mm的WLCSP12封装。通过优先采用这种极其紧凑的封装方案并省去温度补偿硬件，我们为空间受限的应用场景提供了理想的解决方案。
问： 您刚才提及片上温度输出功能。在RTC中集成数字温度读数功能的考量是什么？
答：对于启用补偿引擎的HVSON器件，系统可通过一个8位温度寄存器获取温度信息，分辨率为1°C。这为众多电池供电的设计提供了无需额外元件的温度读取能力。
精准计时并非仅限于瑞士制造。了解PCA8525如何重新定义RTC的精度标准。
问： RTC模块通常集成石英晶体，但需要100%的出厂校准方能实现高精度。由于需要在多个温度点进行微调，该过程较为耗时。您刚才提到设计人员可选用任意晶体供应商的产品，却仍能获得模块级的精度？这一目标如何实现？
答：这或许是HVSON封装PCA8525和PCF8525最为重大的突破——采用标准外部晶体即可实现完整的温度补偿。
与不对晶体进行补偿的典型RTC IC不同，PCA8525和PCF8525具备以下特性：
- 可搭配任何CL=7pF的32.768kHz音叉晶体。
- 利用晶体的温度系数对频率漂移进行数字补偿。
- 提供老化偏移寄存器，便于在长期部署中进行精度微调。
这意味着设计人员可以获得：
- 从多家供应商采购晶体的灵活性。
- 以往仅经过预匹配的RTC+晶体模块方能达到的精度水平
- 无需定制TCXO或集成模块的成本优势。
问： 除精度之外，还有哪些附加功能可帮助工程师应对实际应用中的需求？
答：PCA8525和PCF8525集成了丰富的实用功能，包括电池切换(计时保持电压可低至0.9V)、用于事件记录或安全防篡改的时间戳功能、双路告警以及可编程的CLKOUT输出。
总结：为何选择PCA8525或PCF8525？
- 更高精度：较标准RTC提升5倍。
- 超低功耗：PCF8525典型值仅约64nA，PCA8525的典型值约为106nA，特别适用于需要超长电池续航的应用场景。
- 晶体选择灵活：可在不影响性能的前提下，从众多晶体供应商中自由选择。
- 设计更紧凑：微型WLCSP封装尺寸适用于高密度PCB布局。
- 附加价值功能：全系列产品均集成告警、看门狗和电池切换功能。
PCA8525和PCF8525开创了RTC IC的全新类别，以两种封装选项提供模块级精度与超低功耗的完美结合。