Бір чипті микрокомпьютер негізіндегі литий батареясының қоректену жабдығына негізделген микроқуат жобалау әдісі

Авторы: Iflowpower –Портативті электр станциясының жеткізушісі

Бір чипті микрокомпьютерлік жүйелердің көпшілігі туралы, бір чипті жұмыс жылдамдығының жылдамдығына байланысты, бір чипті микрокомпьютерде жұмыс процесінде бос күту уақыты көп. Кейбір жағдайларда жүйенің күту уақыты жалпы жұмыс уақытының 95%-дан астамына жетуі мүмкін. Күту процесінде жалғыз чип жұмыс істемейді, тек қадамды күтеді немесе циклде бағаланады.

Бұл процесте микроконтроллердің ішіндегі тізбектердің көпшілігі ұйқы режимінде жұмыс істей алады, бұл микроконтроллердің қуат тұтынуын айтарлықтай азайтады. Сонымен қатар, тиісті сыртқы тізбектерді ұйқы режимінде басқаруға болады, осылайша бүкіл өнімнің қуат көзі айтарлықтай төмендейді. Бұл тұрақты емес жұмыс микроэнергияны жобалаудың негізгі идеяларымен сипатталады.

Сонымен қатар, өнімнің сипаттамаларына сәйкес дизайн бөлшектері көбірек. Сәйкес процессорлық чипті таңдау негізгі дизайнер дизайнының кілті болып табылады. Бір чипті микрокомпьютердің көптеген түрлері бар және олардың барлығы белгілі бір қолданбаға арналған және нақты қолданбаға сәйкес сәйкес микроконтроллерді таңдауға болады.

Микроқуат дизайнын орындағыңыз келетін қолданбаларда келесі ережелерден таңдауға болады: 1. Сыртқы схемаларды азайтатын микроконтроллерді таңдаңыз. Интегралды схемалар технологиясының қарқынды дамуымен нақты монолитті бір чипті микроконтроллер жүйесі бірте-бірте негізгі өнімге айналды.

2. Салыстырмалы жұмыс тогы мен тыныш токты бақылаңыз. Процестің айырмашылығына байланысты, бір микроконтроллердің ішкі жұмыс тогы, статикалық ток бірдей емес, ал кейбіреулері тіпті ерекшеленеді.

Микроконтроллерді таңдаған кезде оның жұмыс тогын ескеру керек, сонымен бірге ұйқыдағы статикалық токты да мұқият қарастыру керек. 3. Салыстыру үшін арнайы төмен қуатты микроконтроллерді таңдаңыз, оның қуат тұтынуын икемді түрде басқара алады, бұл дизайн талаптарын қанағаттандыру жағдайында қуатты үнемдеу режимін барынша жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

4. Оң жақ ROM, RAM таңдаңыз. Жалпы алғанда, жад неғұрлым үлкен болса, соғұрлым көп қуат тұтынылады.

Дизайн талаптарымен ROM, RAM мүмкіндігінше пайдаланылады. 5. Сәйкес жұмыс жиілігін таңдаңыз.

Төменгі тактілік жиіліктерде бір чипті қуат тұтыну да төмен. Мысал ретінде MSP430F1121 алыңыз. 1 МГц жиілігінде жұмыс істегенде, әдеттегі ток тұтынуы 300ua құрайды; 4096 Гц жиілігінде жұмыс істегенде, тек 3UA бар.

6. Сәйкес IO істікшесінің санын және сәйкес IO драйверінің мүмкіндігін және дисплей драйверінің мүмкіндігін таңдаңыз. Бір чипті жетектердің саны неғұрлым көп болса, соғұрлым қуатты тұтыну артады.

7. Аппараттық құралдың бір бөлігіне қол жеткізу үшін сәйкес бір чипті микрокомпьютерді таңдаңыз, көптеген аппараттық құралдарды әзірлеу және жөндеу жұмыстарын үнемдеу, жұмыс тиімділігін арттыру, жүйелі сенімділік, кедергіге қарсы қабілеті айтарлықтай жақсарды, бұл ретте жүйенің құны төмендейді. , Жүйенің қуат тұтынуын азайту үшін шешуші пайдалануы бар миниатюризация және тасымалдану үшін қолайлы. Төмен қуатты дизайн стратегиясы a.

Ішкі сұлбаларды таңдаулы жұмыс істеу үшін жасаңыз және барлық микроконтроллердің ішкі схемалары дизайнда пайдаланылмайды, ал пайдаланылмағандар қосымша қуат тұтынуға ие болады. Сіз микро-электр жобалау орындау қажет қосымшалар, сіз, түрлі функция модульдерді таңдаңыз, пайдалану жүйесі жарамсыз электр қуатын тұтынуды азайту, тоқтап емес, функция модулін ішкі функциясы тіркеледі бағдарламалауға болады. б.

Өнім төмен кернеу жобалау, ұлғайту саласындағы ішкі транзисторлық ұзақ, бір-чипті микрокомпьютердің жұмыс кернеуі жоғары, бір-чипке үлкен қуат тұтынуын өнімнің қуат тұтынуды азайтуға болады. озық чип өндіріс процесіне байланысты, бір чип микроконтроллера кернеу диапазоны осындай 1.8V ~ 5В көзінің кернеуі ауқымында қалыпты жұмыс ретінде, кең, әдетте болып табылады.

Жүйенің қуат тұтынуын азайту үшін мүмкіндігінше төмен кернеу дизайнын пайдалануға болады. Бір чипті қоректендіру кернеуінің диапазоны одан әрі кеңейтілуі мүмкін, атап айтқанда портативті немесе қолдық құрылғыларда, разряд процесінің кернеуінің қисық сызығының теңдестірілгеніне, микроконтроллердің төмен әсер ететініне назар аудармай-ақ қуат көзі ретінде қауіпсіз пайдалануға болады. кернеу Қалыпты жұмыс, батарея қуатына байланысты реттелетін тізбекті арнайы қосу қажет емес, осылайша қуат тұтынудың үлкен мөлшерін азайтады. в.

Мен бос тұрғанда, төмен жылдамдықты тактілік сигналды пайдаланатын бір чипті микроконтроллердің қуат тұтынуы оның жұмыс жиілігіне пропорционалды, жүйе неғұрлым жоғары жұмыс істейді және қуат көзі сәйкесінше артады. 1-суретте Philips компаниясының VCC 80C31 бір чипті микрокомпьютеріндегі ток пен негізгі тактілік жиіліктің қатынас қисығы көрсетілген, ол VCC-дегі токтың жаңаға сәйкес артқанын және оның қуат тұтынуы қосылғанын көруге болады. Сондай-ақ негізгі тактілік жиіліктің жаңа жиілігімен жаңа өсуді қосыңыз.

Қуатты жақсырақ азайту үшін екі бөлек сағат жүйесі көптеген микроконтроллерлерге біріктірілген, атап айтқанда жоғары жылдамдықты бастапқы сағаттар, төмен жылдамдықты қосалқы сағаттар және жоғары жылдамдықты жұмыссыз төмен жылдамдықты қосалқы сағаттар қолданылады. Уақыт бойынша негізгі талаптар. Кейбір бір чипті микрокомпьютердің негізгі сағатын функциялар регистрі арқылы да қалпына келтіруге болады.

Функция орындалғанда, қуатты тұтынуды азайту үшін негізгі тактілік жиілік белгілі бір шкала бойынша азаяды. Бағдарлама арқылы онлайн режимінде сағат жиілігін арнайы функция тізіліміне өзгертуге болады немесе бағдарламалық құрал арқылы негізгі сағатты және қосалқы сағатты ауыстыруды орындауға болады немесе негізгі сағат пен қосалқы сағат қосқышы өзгертіледі. d.

Қуатты тұтынуды барынша азайту үшін әдетте микроконтроллер әртүрлі жұмыс режимдерінде жеткізіледі. Бос тұрғанда, ұйқы режиміне өтуге болады. Оқиға болған кезде қалыпты жұмыс режиміне оралуға болады, осылайша жүйе қуатты үнемдеуге кепілдік бере алады және қалыпты жұмысқа әсер етпейді.

Әртүрлі жалғыз чипті мүмкіндіктердің әртүрлі жұмыс режимдері бар, мысалы, микроконтроллерлердің 51 сериясында бос режим және қуатты өшіру режимі бар. Әртүрлі жұмыс режимдерінде бір чипті ядродағы кейбір функционалдық модульдер ұйқы режиміне орнатылады. MSP430 сериялы бір чипті микрокомпьютерде қалыпты жұмыс режимінен басқа 6 түрлі жұмыс режимі болса, қалған бесеуі төмен қуат режимі болып табылады және бұл режимдерде орталық процессор, ішкі сағат, ішкі шина, Ішкі кристалдың барлығы жабылғанша, микроконтроллердің қуат тұтынуын ең азға дейін жеткізу.

Тек үзу сұрауы немесе қалпына келтіру орын алған кезде жүйе қалыпты жұмыс режиміне өту үшін оятады. Сыртқы тізбегінің микро қуат конструкциясының бір чипті перифериялық тізбегінің микро қуат дизайны өте күрделі және ол өнімнің жалпы қуат тұтынуы үшін де өте маңызды. Күрделі, үлкен перифериялық схемалар үлкен қуат тұтынуға әкеледі, сондықтан микроконтроллердің ішіндегі ресурстарды мүмкіндігінше пайдалану үшін сыртқы схемаларды азырақ пайдалану керек.

Батареядан қуат алатын аккумулятор ретінде оның статикалық қуат тұтынуы жақсырақ бірнеше микро-қауіпсіздік ~ ондаған микроаминдер, себебі токтың бұл бөлігі құрылғыда қосылады, бұл жалпы қоректену тогы, жүйеде жұмыс істемейді. жағдайда бұл электр энергиясының көп шығынын тудырады. Сондықтан дизайнда сыртқы тізбекті азайту және статикалық қуаттағы сыртқы тізбектің бөлігін азайту керек. Бұл ретте біз келесі мәселелерді қарастыруымыз керек: 1.

Жүйедегі бір чипті микроконтроллерден басқа құрылғылар мүмкіндігінше, мысалы, CMOS чиптерін пайдалану, биполярлық транзисторлық қақпа тізбегі аз, өйткені биполярлық тізбек бір болуы керек Тұрақты техникалық қызмет көрсету тогы, жаңа тізбектің статикалық қуат тұтынуы. 2. Чиптің талаптарына сәйкес, пайдаланылмаған түйреуіштер жерге немесе биіктікке қосылады, ал өзгермелі кіріс аяқтары чиптің тыныштық тогын арттырады.

3. IO істікшесінде тартылатын немесе төмен тартылатын резисторларды азырақ пайдаланыңыз, бұл резисторлар белгілі бір статикалық токтарды тұтынады. 4.

Деректерді алудың имитациялық бөлігінің дизайны LM324 ауыстыру үшін LMV824 сияқты рельстен рельстің BiCMOS операциялық күшейткішін пайдалана алады, қуат көзі 2,5 В-қа дейін төмен болуы мүмкін, бірліктің өткізу қабілеттілігі 5 МГц, тек 250А болуы мүмкін. /қатар. 5.

Сыртқы құрылғының қуатты басқару тізбегін сыртқы құрылғы немесе құрылғы жұмыс істемей тұрғанда қуат көзін өшіріп, жарамсыз қуат тұтынуын азайтатындай етіп жасаңыз. Төмен қуатты құрылғылардың бағасы әдетте сәл жоғары. Егер баға рұқсат етілсе, ол әдетте сәйкес төмен кернеулі, төмен қуатты балама өнімдерді таба алады.