技術詳解:利用嵌入式降低電池功耗
發布時間:2015-05-05 責任編輯:echolady
【導讀】本ben文wen主zhu要yao講jiang解jie利li用yong嵌qian入ru式shi降jiang低di功gong耗hao的de技ji術shu。嵌qian入ru式shi係xi統tong一yi直zhi是shi設she計ji的de重zhong要yao因yin素su之zhi一yi,在zai便bian攜xie式shi係xi統tong中zhong電dian池chi壽shou命ming取qu決jue於yu係xi統tong的de功gong耗hao。便bian攜xie設she備bei分fen為wei使shi用yong非fei充電電池供電和充電電池供電兩種。對於任何應用,電池壽命取決於以下因素
所用電池的可用電荷量
應用的平均電流消耗
使shi用yong充chong電dian電dian池chi的de應ying用yong還hai要yao考kao慮lv到dao另ling一yi個ge參can數shu,那na就jiu是shi電dian池chi充chong電dian的de頻pin率lv和he每mei次ci充chong電dian所suo花hua的de時shi間jian。從cong最zui簡jian單dan的de角jiao度du說shuo,延yan長chang電dian池chi使shi用yong壽shou命ming可ke通tong過guo提ti高gao電dian池chi容rong量liang或huo降jiang低di應ying用yong的de平ping均jun電dian流liu消xiao耗hao來lai實shi現xian。由you於yu電dian池chi重zhong量liang過guo大da會hui影ying響xiang係xi統tong的de機ji械xie約yue束shu和he成cheng本ben,因yin此ci係xi統tong設she計ji人ren員yuan隻zhi能neng將jiang電dian池chi電dian量liang提ti高gao到dao一yi個ge限xian值zhi。在zai電dian池chi化hua學xue技ji術shu的de全quan新xin發fa展zhan不bu斷duan提ti高gao電dian池chi電dian荷he密mi度du的de同tong時shi,我wo們men還hai亟ji需xu想xiang辦ban法fa繼ji續xu降jiang低di平ping均jun功gong耗hao。
應用的平均功耗取決於:
1、每個電路組件的功耗
2、應用的供電方案以及電力如何通過柵極輸送到設計的各個部分
3、設計中的各個組件是如何在不同的工作條件下工作的
4、每個組件的功耗可從各組件的器件數據表獲得。了解每個組件的功耗拆分信息非常重要,這有助於設計出色的係統,實現低功耗優化。
bufanglaishexiangyigejiandandexiaoxingdianchigongdianshuzishizhong。gaishebeikeyongyujishi,bingzaianxiaanjianshinengxianshidangqianshijian。shebeitongchangchuyuduandianmoshiyijiedian,zhiyouzaijiancedaoanjiandongzuoshicaihuibeihuanxingbingshuaxinxianshiping。xianshipinghezhudianluzaigongzuoyiduanshijianhouhuifanhuiduandianmoshiyijiedian。
電路采用RTC計時,用主控製器芯片與RTCtongxin,bingguanlixianshipingjiemian。zhenggexitongdabufenshijianchuyuduandianzhuangtai,xianshipingguanbi,zhukongzhiqiyechuyuduandianmoshi,zheyangdianliuxiaohaokejiangdaozuidi,suoyouwaishedouguanbi。anjianzezuoweihuanxingshebeidechufaqi,yihuoquRTC數據並在顯示屏(通常為LCD)上進行顯示。
要yao分fen析xi這zhe種zhong係xi統tong的de功gong耗hao,要yao看kan的de第di一yi個ge數shu據ju就jiu是shi設she備bei和he顯xian示shi屏ping都dou處chu在zai斷duan電dian模mo式shi下xia的de典dian型xing平ping均jun電dian流liu是shi多duo少shao。應ying查zha看kan每mei個ge外wai設she和he控kong製zhi器qi的de數shu據ju表biao,以yi了le解jie功gong耗hao數shu據ju。為wei了le最zui大da限xian度du地di降jiang低di功gong耗hao並bing延yan長chang電dian池chi使shi用yong壽shou命ming,應ying做zuo到dao給gei所suo有you不bu使shi用yong的de外wai設she斷duan電dian。在zai本ben應ying用yong中zhong,這zhe個ge不bu使shi用yong的de外wai設she就jiu是shi顯xian示shi屏ping。與yu顯xian示shi屏ping形xing成cheng對dui比bi的de是shi,RTC需要始終進行供電,以實現計時功能。
MCU通常是大多數係統中總功耗的主要來源。這一點同樣適用於本案例中的應用,如果不能選擇並適當使用正確的MCU時尤為如此。有很多辦法可降低MCU的功耗,包括但不限於:
1. 降低工作頻率
2. 以更低的工作電壓運行
3. 使用低功耗工作模式
MCU能在各種工作頻率上運行。然而,不同器件支持的頻率各不相同。MCU的功耗與工作頻率成正比,隨著頻率的升高,動態功耗也會升高。因此,MCU應該以盡可能低的頻率運行,同時能夠可靠地滿足係統的需求。
此外,頻率也與時鍾源有關。設備支持各種時鍾源選項,包括內部高速振蕩器、內部低速振蕩器、外(wai)部(bu)晶(jing)體(ti)振(zhen)蕩(dang)器(qi)等(deng)。在(zai)大(da)多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia),外(wai)部(bu)晶(jing)體(ti)可(ke)提(ti)高(gao)精(jing)確(que)度(du),但(dan)代(dai)價(jia)是(shi)功(gong)耗(hao)較(jiao)高(gao)。選(xuan)擇(ze)低(di)功(gong)耗(hao)時(shi)鍾(zhong)源(yuan),往(wang)往(wang)要(yao)權(quan)衡(heng)速(su)度(du)和(he)精(jing)確(que)度(du)。為(wei)選(xuan)擇(ze)適(shi)當(dang)的(de)時(shi)鍾(zhong)源(yuan),確(que)保(bao)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)和(he)功(gong)耗(hao)的(de)完(wan)美(mei)平(ping)衡(heng),應(ying)該(gai)認(ren)真(zhen)研(yan)究(jiu)係(xi)統(tong)要(yao)求(qiu)。
大多數MCU支(zhi)持(chi)低(di)功(gong)耗(hao)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi),從(cong)而(er)滿(man)足(zu)低(di)功(gong)耗(hao)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)的(de)要(yao)求(qiu)。同(tong)樣(yang),支(zhi)持(chi)模(mo)式(shi)的(de)數(shu)量(liang)以(yi)及(ji)每(mei)種(zhong)模(mo)式(shi)的(de)特(te)性(xing)根(gen)據(ju)器(qi)件(jian)會(hui)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)。應(ying)適(shi)當(dang)使(shi)用(yong)低(di)功(gong)耗(hao)模(mo)式(shi),以(yi)降(jiang)低(di)平(ping)均(jun)功(gong)耗(hao)。常(chang)見(jian)的(de)模(mo)式(shi)包(bao)括(kuo):
工作模式:MCU正常運行。
較低功耗模式:時鍾經門控後送至MCU,保持各種寄存器和RAM的狀態。
最低功耗模式:包括MCU在內的所有外設都斷電。
當時鍾經門控後送至MCU時,功耗就是靜態功耗。靜態功耗取決於幾個因素,包括亞閾值條件和FET中的隧道電流等。此外,隧道電流在小型芯片設計的FET縮減時會成為主要因素(即尺寸減小使得氧化物的厚度減小)。
今天,我們已經擁有在單芯片上實現完整係統/子係統高度集成的SoC。除了集成度之外,就功耗而言,這些SoC也有助於降低平均功耗,使其低於采用獨立MCU和分立外設的情況。
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