利用先進(jìn)MCU的新低功耗模式
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圖3：電池壽命估算器工具，基于休眠模式估算的電池壽命比基于標(biāo)準(zhǔn)休眠模式估算的電池壽命少了三年。
對(duì)于MCU來(lái)說(shuō)，大多數(shù)時(shí)間處于工作模式的系統(tǒng)是另一個(gè)極端，例如電表。如今的電表在整個(gè)工作周期中只會(huì)處于兩種狀態(tài)。通電時(shí)處于正常工作模式。在這個(gè)“正常”工作模式下，MCU處于活動(dòng)狀態(tài)，不斷測(cè)量電壓和電流，并計(jì)算通過(guò)電表提供的功率。電表可能還要監(jiān)視潛在篡改、驅(qū)動(dòng)LCD顯示屏并可能與讀表設(shè)施進(jìn)行通信。
當(dāng)電表運(yùn)行時(shí)，可能看起來(lái)電力很充足。事實(shí)上，電力是由電表制造商的最終客戶——電力公司提供的產(chǎn)品。電力公司為上百萬(wàn)的客戶提供電力，即使很小的電力損耗對(duì)于電力公司的業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)都要付出很大代價(jià)。實(shí)際上，大多數(shù)電表必須工作在IEC制定的10VA功率預(yù)算下。如果考慮到可能的線路變化、元件容差和系統(tǒng)設(shè)計(jì)裕度，在使用電容式電源時(shí)，系統(tǒng)MCU電流預(yù)算的最終結(jié)果約為10mA。
如今的一些低成本電表采用8位MCU，在工作模式下全速運(yùn)行時(shí)消耗的電流通常超過(guò)10mA。為了保持在系統(tǒng)功率預(yù)算范圍內(nèi)，通常需要設(shè)計(jì)人員以較低的頻率運(yùn)行MCU。當(dāng)前許多16位MCU利用先進(jìn)工藝和設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)提供低至150?A/MHz的典型工作電流，并且能全速運(yùn)行在16MIPS，而消耗的電流不超過(guò)6.9mA。降低的工作電流為設(shè)計(jì)人員提供了兩種選擇：降低MCU的運(yùn)行速度以減少系統(tǒng)功耗；增加額外的功能，同時(shí)保持系統(tǒng)功耗在分配的預(yù)算范圍內(nèi)。
盡管電表將絕大多數(shù)時(shí)間用在工作狀態(tài)，但其也是利用功耗最低的模式之一（Vbat）的應(yīng)用示例。Vbat功能提供了一個(gè)專(zhuān)用引腳，該引腳可提供備用電源，例如LTC電池或超級(jí)電容。如果系統(tǒng)的主電源掉電（如在停電期間），RTCC的電源會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到備用Vbat引腳。電表中的RTCC在斷電期間非常重要，因?yàn)榘词褂脮r(shí)段計(jì)費(fèi)正日益普及。通過(guò)Vbat工作時(shí)，RTCC允許LTC電池持續(xù)使用數(shù)十年，幾乎是無(wú)限的備用工作電源。將Vbat功能與RTCC配合使用不只局限于電表。許多應(yīng)用，包括上述恒溫器，都可利用RTCC在停電或更換電池期間保持時(shí)間。帶有電容或電池的Vbat還有助于消除由停電引起的惱人閃光。
在高度關(guān)注功耗的環(huán)境下，低功耗MCU的發(fā)展促生了極具靈活性的通用MCU。工藝技術(shù)和設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步使16位MCU的工作電流可低至150uA/MHz。新的低功耗模式（如低電壓休眠和Vbat）為功耗管理鏈增加了靈活性，允許通用MCU在更為廣泛的應(yīng)用中工作。最終結(jié)果是出現(xiàn)功能強(qiáng)大且適應(yīng)性強(qiáng)的MCU，實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶友好的高能效終端應(yīng)用。
評(píng)論