Solução RTC para Wearables

 

 

Até recentemente, os esforços para economizar energia em dispositivos vestíveis se concentravam na redução da energia consumida pelos dispositivos no modo ativo. 

Uma supervisão comum é que, mesmo no modo de baixa energia ou suspensão, algumas funcionalidades críticas do dispositivo, como temporizador, devem ser mantidas pelo microcontrolador. 

Para que isso aconteça o microcontrolador nunca poderá ser totalmente desligado, ou a informação de tempo (segundos, minutos, horas, dias, meses e anos) será perdida. O que faz com que haja consumo de potência (aprox. 600 nA com RTC ativo) mesmo no modo de suspensão (sleep mode).

Uma alternativa para prolongar a vida útil da bateria é reduzir a corrente no modo de suspensão. Isso pode ser feito utilizando um circuito RTC externo, como mostra a Figura 1, conectado ao microcontrolador. Enquanto o dispositivo está em operação normal, este circuito RTC externo é alimentado pela bateria principal. No entanto, no caso de uma falha na bateria principal, o RTC externo muda para uma fonte de energia de "backup". Essa fonte de backup pode ser outra bateria ou um super capacitor. Uma vantagem dessa abordagem é que as informações em tempo real são mantidas até que a bateria principal seja substituída ou recarregada. Uma segunda vantagem é que o microcontrolador é completamente desligado enquanto o dispositivo está no modo de suspensão. 

Figura 1. Microcontrolador conectado a um circuito RTC externo.

Visto que um circuito RTC independente típico consome menos de 200 nA, isso pode equivale a uma economia de energia de 90% quando comparado aos 2µA necessários para manter o circuito RTC de um microcontrolador ativo no modo de suspensão.

Pensando assim, a Maxim Integrated oferece o RTC MAX31341B [1]. Ele tem interface I2C, baixo consumo de corrente (aprox. 180 nA) e pequeno tamanho (2 mm x 1,5 mm). Como mostra a Figura 2, ele usa um cristal externo para gerar o sinal do relógio. Isso permite a seleção de uma variedade de cristais com uma capacitância de carga de 6 pF e uma resistência em série equivalente de até 100 kΩ (para consumo mínimo de corrente). Características que possibilitam sua aplicação em dispositivos vestíveis.

Figura 2. Circuito operacional típico do RTC MAX31341B.

Nesta solução de design, analisamos a necessidade de dispositivos eletrônicos portáteis para acompanhar o tempo real, mesmo quando estão no modo de suspensão ou no caso de falha da bateria principal. Consideramos as deficiências do uso do dispositivo de microcontrolador para rastrear informações em tempo real e ilustramos as vantagens do uso de um RTC externo de baixa potência em um espaço reduzido. 

Além dos smart wearables, está solução também é adequada para aplicações portáteis de assistência médica, equipamentos de ponto de venda (POS), telemática, instrumentos portáteis e áudio portátil.