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電池供電裝置的低功耗設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2010-08-27 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  從制造過(guò)程開(kāi)始,一直到所有的應(yīng)用領(lǐng)域,極低技術(shù)逐漸成為所有中必不可少的需求。對(duì)能源敏感的應(yīng)用,特別是必須以單顆提供連續(xù)數(shù)小時(shí)運(yùn)作時(shí)間的產(chǎn)品,更需要加入超低概念。要滿(mǎn)足這些要求,就必須整合微控制器,這不僅要了解特性,還必須深入了解為了達(dá)到連續(xù)使用10、15甚至20年卻無(wú)須更換的目標(biāo),應(yīng)該如何一款

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/180543.htm

  要在極低條件下操作,就必須用全新的方法來(lái)看待這些極低功耗應(yīng)用。傳統(tǒng)上,這些復(fù)雜應(yīng)用都以一種較方便的觀點(diǎn)來(lái)分析其用電量,針對(duì)使用范例的應(yīng)用和電源來(lái)提出假設(shè),以便產(chǎn)生“典型”的功耗。

  然而,舉例來(lái)說(shuō),要實(shí)現(xiàn)可連續(xù)操作20年的單電池應(yīng)用,應(yīng)用必須汲取比該電池自放電率更低的功率,這使得每nA的功率在整體功率預(yù)算中更加關(guān)鍵。

  業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的CR2032鈕扣式電池自放電電流可少于250nA。CR2032是一種常見(jiàn)的鋰/二氧化錳電池,標(biāo)稱(chēng)(無(wú)負(fù)載)電壓為3.0V。在實(shí)際應(yīng)用中,要達(dá)到最長(zhǎng)的電池壽命,就必須使用一個(gè)高集成度的微控制器(MCU)。在睡眠模式下,該MCU必須能在低于在1μA范圍內(nèi)良好運(yùn)作,同時(shí)提供正確的混合處理能力,并整合外圍和芯片上內(nèi)存。

  


  圖1:MCU睡眠電流與電池壽命之間的關(guān)系。

  當(dāng)每nA的功耗都至關(guān)重要時(shí),僅僅對(duì)性能或功耗做假設(shè)的方法已不再是絕對(duì)可行的。為了評(píng)估對(duì)設(shè)計(jì)最佳的選擇,有必要審視更多參數(shù),盡管在一些對(duì)能源較不敏感的應(yīng)用中,這些參數(shù)看來(lái)并不十分關(guān)鍵。例如,目前針對(duì)進(jìn)階睡眠模式的超低功耗微控制器已經(jīng)非常普遍了,然而,為全系列微控制器定相同睡眠模式功耗的做法也許不甚正確。知名的微控制器產(chǎn)品系列能夠展現(xiàn)出高于1,700%的變化。因此,針對(duì)超低功耗設(shè)計(jì),重點(diǎn)在所選擇的微控制器系列能夠在不犧牲低功耗性能的條件下升級(jí)內(nèi)存,且接腳必須兼容。

  另一個(gè)重點(diǎn)是必須評(píng)估隨著時(shí)間推移,設(shè)備電池電量的變化。所有的工程師都明白,一次電池隨時(shí)間變化的電壓在很大程度上是取決于電池的架構(gòu)和負(fù)載。以CR2032為例,一對(duì)AA/AAA堿性電池便具有不同的放電模式,因此,一個(gè)設(shè)計(jì)良好的應(yīng)用,必須能在不同的電池條件下都可以相同效能運(yùn)作(圖2) 。

  

  圖2:不同電池的使用壽命。

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