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  • 电子系统低功耗设计

来源:本站原创    日期:2018-08-25

低功耗设计并不仅仅是为了省电,更多的好处在于降低了电源模块及散热系统的成本、由于电流的减小也减少了电磁辐射和热噪声的干扰。随着设备温度的降低,器件寿命则相应延长(半导体器件的工作温度每提高 10 度,寿命则缩短一半)。

1、降低功耗从 MCU 选型开始,开始选型的时候就应该考虑选择低功耗的 MCU,比如 MSP430一类的为低功耗设计的 CPU。不建议使用 51,一方面是因为 51 速度慢,另外一方面是因为51 的 IO 是有上拉电阻的,虽然当 IO 为高电平是上拉电阻不费电,但是下拉电流的时候却也有不小的功耗产生。还有一点就是 51 的运算速度实在是太慢了,很多运算用 51 都需要很高的主频而主频高了就意味着高的功耗。

2、选择器件用电电压,很明显降低器件的用电电压能够明显的降低器件的耗电比如说ATmega8 和 ATmega88 虽然芯片大致内部结构一致但是后者可以工作在 1.8V 的超低电压下,而前者就不行。

3、尽量降低器件的工作频率,大家都知道 CMOS 电路的工作电流主要来自于开关转换时对后一级输入端的电容充放电,如果能够降低 MCU 的工作频率自然耗电也就下来了,要知道当 AVR 工作在 32.768Hz 时和工作在 20Mhz 时的工作电流差异可不是一般的小。

4、尽量使用中断让处理器进入更深的睡眠,众所周知睡眠模式和掉电模式能够大大的降低 MCU 的工作电流,聪明的单片机设计师能够充分的利用 MCU 的中断功能让 MCU 周期性的工作和睡眠从而大大的降低 MCU 的工作电流。

5、尽量使用 VMOS 做为外部功率扩展器件,道理很简单 VMOS 驱动的时候是电压型器件,驱动是几乎不产生功耗,要比普通的晶体管省电多了,而且由于 VMOS 的导通内阻低通常只有几十个毫欧,在小电流的时候器件自身发热也小,尤其是小电流是效率远比 传统晶体管要高的多的多,这里还是建议使用高速 VMOS,www.494956.com,因为高速 VMOS 用于开关速度相当高的 PWM 时效率会更高。

6、慎用信号的上拉或下拉电阻。信号需要上下拉的原因很多,但也不是个个都要拉。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号,电流也就几十微安以下,但拉一个被驱动了的信号,其电流将达毫安级,现在的系统常常是地址数据各 32 位,可能还有 244/245 隔离后的总线及其它信号,都上拉的话,几瓦的功耗就耗在这些电阻上了。

7、软件与硬件配合来降低功耗,总线上几乎每一个芯片的访问、每一个信号的翻转差不多都由软件控制的,如果软件能减少外存的访问次数,多使用寄存器变量、多使用内部CACHE,及时响应中断(中断往往是低电平有效并带有上拉电阻)及其它针对具体硬件所采取的特定措施都将对降低功耗作出很大的贡献。

标签 功耗 电流 电阻 器件 上拉



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