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新一代电池供电装置的超低功耗设计

作者:高压电源网 日期:2016-05-17 14:02 出处:跌迁高压电源网 人气: 
      大年夜制造过程开端,一向到所有的应用范畴,极低功耗技巧逐渐成为所有设计中必弗成少的需求。对能源敏感的应用,特别是必须以单颗电水池供持续数小时运作时光的产品,更须要参加超低功耗设计概念。要知足这些请求,就必须整合微控制器,这不仅要懂得电池特点,还必须深刻懂得为了达到持续应用10、15甚至20年却无须改换电池的目标,应当若何设计一款装配。 
  要在极低功耗前提下操作,就必须用全新的办法来对待这些极低功耗应用。传统上,这些复杂应用都以一种较便利的不雅点来分析其用电量,针对应用典范的应用和档链来提出假设,以便产生“典范”的功耗。
  然而,举例来说,要实现可持续操作20年的单电池供电应用,应用必须汲取比该电池自放电率更低的功率,这使得每nA的功率在整体功率预算中加倍关键。 内容来自hvpsc.com
  业界标准的CR2032钮扣式电池自放电电流可少于250nA。CR2032是一种常见的锂/二氧化锰电池,标称(无负载)电压为3.0V。在实际应用中,要达到最长的电池寿命,就必须应用一个高集成度的微控制器(MCU)。在睡眠模式下,该MCU必须能在低于在1μA范围内优胜运作,同时供给精确的混淆处理才能,并整合外围和芯片上内存。
  当每nA的功耗都至关重要时,仅仅对机能或功耗做假设的办法已不再是绝对可行的。为了评估对设计最佳的选择,有须要核阅更多参数,尽管在一些对能源较不敏感的应用中,这些参数看来并不十分关键。例如,今朝针对进阶睡眠模式的超低功耗微控制器已经异常广泛了,然而,为全系列微控制器定雷同睡眠模式功耗的做法也许不甚精确。有名的微控制器产品系列可以或许展示出高于1,700%的变更。是以,针对超低功耗设计,重点在所选择的微控制器系列可以或许在不就义低功耗机能的前提下进级内存,且接脚必须兼容。 高压电源hvpsc.com
  先不推敲电池特点,对一个工程团队而言,要在一个对功耗敏感的应用中采取同一系列微控制器产品,并且还要包管产品能以单一电池供电保持多年的┞俘常运作,是相当不轻易的。设计团队的┞峰酌重点包含在低电压下的功耗特点,以及操作机能。此时,微控制器应用可操作在2V或更低电压,以汲取更多的电池功率。别的,在低电压前提下,微控制器也必须保持高频功课,以确保发挥最大年夜应用机能。
  另一个重点是必须评估跟着时光推移,设备电池电量的变更。所有的工程师都明白,一次电池随时光变更的电压在很大年夜程度上是取决于电池的架构和负载。以CR2032为例,一对AA/AAA碱性电池便具有不合的放电模式,是以,一个设计优胜的应用,必须能在不合的电池前提下都可以雷同效能运作(图2)。
  跟着对极低功耗设计的需求稳定成长,有效指令集架构(ISA)的重要性一日千里。对能源敏感的应用很可能有99%的时光都处在睡眠模式下,弗成避免地,这些装配都必须按期、或采取预定义的时光距离、或是因外部刺激而被唤醒。在这方面,为了杀青义务,设计的┞峰酌关键便在于能源的总应用量。设计团队必须选择可实现ISA的微控制器,这些组件具备更大年夜比例的单周期指令来履行特定义务,因而能以较短履行时光和更低的功耗完成义务。 内容来自高压电源网
  举例来说,若采取通用C函数memcpy()年腋荷琐内存地址将32字节的数据拷贝到另一个地位,并针对PIC24F和MSP430编译,那么,由此产生的法度榜样代码须要比MSP430更多出790%的工作周期(316vs.40)。在3V和4MHz前提下,这个例子所消费的能源比MSP430赶过了230%。由此可见ISA的重要性。
  在建构将来竽暌功用时,嵌入式电子家当已经达到了一个分水岭,今朝整合组件的设计、评估和实践办法都将面对改变。这种改变的意义不凡,将来几年内,更多应用都将在其设计中融入极低功耗技巧。

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