ວິທີການຍືດອາຍຸຫມໍ້ໄຟ lithium ຂອງອຸປະກອນ microcontroller

著者：Iflowpower – Mofani oa Seteishene sa Motlakase se nkehang

ອຸປະກອນສະຫນອງພະລັງງານຫມໍ້ໄຟ, ບໍ່ວ່າຈະເປັນແປງແຂ້ວໄຟຟ້າ, razor, ໂທລະສັບມືຖື, ຜູ້ຊ່ວຍດິຈິຕອນສ່ວນບຸກຄົນ (PDA), ເຄື່ອງຫຼິ້ນ MP3, ຫຼືອຸປະກອນການຄວບຄຸມຫ່າງໄກສອກຫຼີກທີ່ບໍ່ສາມາດໄປໄດ້, ກາຍເປັນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງຊີວິດປະຈໍາວັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ການຄຸ້ມຄອງພະລັງງານແມ່ນເປັນສິ່ງທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບວິສະວະກອນອອກແບບຝັງຂອງມື້ນີ້. microcontrollers ທີ່ມີຢູ່ທົ່ວໄປສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານການຄຸ້ມຄອງຈໍານວນຫລາຍສໍາລັບວິສະວະກອນອອກແບບໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກອຸປະກອນຈໍານວນຫຼາຍ.

ປະເພດຕ່າງໆຂອງ MCU ຕົວເອງມີລະດັບການບໍລິໂພກໃນປະຈຸບັນແລະລັກສະນະການປະຫຍັດພະລັງງານຫຼາຍ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໃນການອອກແບບໂດຍອີງໃສ່ microcontroller, ການຄຸ້ມຄອງການສະຫນອງພະລັງງານແມ່ນບໍ່ພຽງແຕ່ງ່າຍດາຍຄືກັບ microcontroller ທີ່ຖືກຕ້ອງ. ການຄຸ້ມຄອງພະລັງງານຍັງຈໍາເປັນຕ້ອງໃຊ້ MCU ຕົວມັນເອງເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການບໍລິໂພກໃນປະຈຸບັນແລະຍຸດທະສາດການພັດທະນາການປະຫຍັດພະລັງງານ.

ໃນລະດັບລະບົບ, ເຖິງແມ່ນວ່າ MCU ທີ່ທ່ານເລືອກເປັນເອກະລາດ, ທ່ານຍັງສາມາດໃຊ້ນະໂຍບາຍຫຼາຍຢ່າງເພື່ອຍືດອາຍຸຫມໍ້ໄຟຂອງແອັບພລິເຄຊັນຂອງທ່ານຕື່ມອີກ. ຕົວຢ່າງແອັບພລິເຄຊັນ: ໄມລ໌ລົດຖີບໄຮ້ສາຍ ຕໍ່ໄປ, ພວກເຮົາຈະສະແດງການຈັດການພະລັງງານທີ່ຖືກຕ້ອງເປັນຕົວຢ່າງທີ່ມີໄມລ໌ລົດຖີບໄຮ້ສາຍ. mileage ປະ​ກອບ​ດ້ວຍ​ສາມ​ໂມ​ດູນ​: ຄະ​ນະ​ກໍາ​ມະ​ການ​ຄວບ​ຄຸມ​ໃນ​ລົດ​, ເຊັນ​ເຊີ​ຄວາມ​ໄວ​ທີ່​ຕັ້ງ​ຢູ່​ໃນ​ລໍ້​ແລະ​ການ​ສະ​ແດງ​ຢູ່​ໃນ​ຫມວກ​ຜູ້​ຂັບ​ຂີ່​.

ເຊັນເຊີຄວາມໄວຈະສົ່ງຄືນຄວາມໄວຂອງລົດຖີບໄປຫາແຜງຄວບຄຸມ, ຄິດໄລ່ເຊັ່ນ: ຄວາມໄວການຂັບຂີ່, ໄລຍະທາງຂັບຂີ່, ເວລາຂັບຂີ່, ການໃຊ້ພະລັງງານ, ແລະສື່ສານຂໍ້ມູນທີ່ຄິດໄລ່ກັບຈໍສະແດງຜົນ. ຂ້າງລຸ່ມນີ້ຮູບທີ 1 ແມ່ນແຜນວາດຂອງແຖບຄວບຄຸມໄມຕີແມັດຂອງລົດຖີບ. ຮູບທີ 1: ໄມລ໌ລົດຖີບໄຮ້ສາຍ ແຖບຄວບຄຸມແຜງຄວບຄຸມທີ່ສະແດງໃຫ້ MCU ຂອງມື້ນີ້ປັບປຸງຄຸນສົມບັດການຈັດການພະລັງງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ.

ເລຂາຄະນິດ MCU ໃຫມ່ຂອງໂຫມດພະລັງງານຕ່ໍາແມ່ນຫຼຸດລົງຫນ້ອຍລົງເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນພື້ນທີ່ຊິບ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ transistor ລົ້ມເຫລວທີ່ຈະທົນກັບການນໍາໃຊ້ໂດຍກົງຂອງ 3V ຫຼື 3V ຂ້າງເທິງແຮງດັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໃຊ້ຕົວຄວບຄຸມແຮງດັນໃນເຫດຜົນພາຍໃນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນແຮງດັນ. ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, ຕົວຄວບຄຸມແຮງດັນເຫຼົ່ານີ້ຈະເພີ່ມການບໍລິໂພກຂອງ MCUs ໃນປະຈຸບັນ.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກຂະຫນາດພະລັງງານແມ່ນເທົ່າກັບແຮງດັນທີ່ຄູນດ້ວຍປະຈຸບັນ, ການບໍລິໂພກພະລັງງານຂອງລະບົບຂອງ 1.8V ກັບ 3V ກັບຕົວປັບແມ່ນຍັງຕ່ໍາກວ່າການໃຊ້ພະລັງງານຂອງລະບົບຂອງ 5V ໂດຍບໍ່ມີຕົວປັບ. MCU ອີງໃສ່ຮູບແບບການຈັດການພະລັງງານ, ເຊິ່ງຍັງສາມາດຮອງຮັບການປັບພະລັງງານແລະຄວາມໄວຂອງໂມງຄວາມໄວໃນຂະນະທີ່ຫຼຸດຜ່ອນກະແສການເຮັດວຽກໂດຍລວມ.

MCU ໃຫມ່ສາມາດສະຫນອງຫຼາຍໂຫມດພະລັງງານຕ່ໍາເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການເຫຼົ່ານີ້ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງລະບົບ. MC9S08GB60MCU ຂອງ Freescale ມີສີ່ໂຫມດພະລັງງານຕ່ໍາ: ສະຖານະຢຸດຄວາມເລິກ (STOP1), ສະຖານະຢຸດປານກາງ (STOP2), ສະຖານະຢຸດອ່ອນໆ (STOP3) ແລະໂໝດເປີດ. ໃນໂຫມດລໍຖ້າ, ການບໍລິໂພກພະລັງງານຈະຫຼຸດລົງໂດຍການປິດໂມງ CPU, ແຕ່ໂມງລະບົບໄດ້ຮັບການສະຫນັບສະຫນູນໂດຍອຸປະກອນຕໍ່ພ່ວງ MCU ອື່ນໆ, ເຊັ່ນ: ຕົວແປງໂມດ (AD), ໂມງຈັບເວລາ, ຫຼືໂມດູນການສື່ສານ serial.

ໂຫມດນີ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານໃນກໍລະນີຂອງອຸປະກອນຕໍ່ພ່ວງ, ແຕ່ CPU ບໍ່ສາມາດເຮັດວຽກກ່ອນທີ່ຈະປະຕິບັດຫນ້າວຽກຕໍ່ຂ້າງ. ໃນຕົວຢ່າງຂອງພວກເຮົາ, ໂຫມດລໍຖ້າແມ່ນໃຊ້ໃນການໂຕ້ຕອບ serial peripheral (SPI) ສໍາລັບການສື່ສານກັບ RF (RF) transceiver. ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານຕື່ມອີກ, ໃຫ້ໃຊ້ສາມໂໝດຢຸດ.

STOP1, STOP2, STOP3 ສະຫນອງລະດັບທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງການບໍລິໂພກພະລັງງານທີ່ຫຼຸດລົງ. STOP3 ແມ່ນຫນ້າທີ່ທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ສຸດໃນສາມໂຫມດຢຸດ. ໃນໂຫມດ STOP3, ຕົວປັບແຮງດັນຂອງຊິບຢູ່ໃນໂຫມດປະຫຍັດພະລັງງານ, ແຕ່ມັນຍັງຄົງສະຫນອງການປັບຕົວຂັ້ນຕ່ໍາເພື່ອຮັກສາເນື້ອໃນຂອງຫນ່ວຍຄວາມຈໍາແບບສຸ່ມ (RAM) ແລະ input / output (I / O) ລົງທະບຽນ.

ແຫຼ່ງທີ່ມາລົບກວນຫຼາຍອັນ ແລະຣີເຊັດສາມາດປຸກ MCU ຈາກໂໝດ STOP3. STOP3 ແມ່ນໂຫມດດຽວໃນສາມໂຫມດຢຸດແລະໂຫມດທີ່ຍັງສາມາດເຮັດວຽກຢູ່ໃນສາມໂຫມດຢຸດ. ໃນຕົວຢ່າງຂອງພວກເຮົາ, ໃນໄລຍະເວລາລະຫວ່າງເຊັນເຊີຄວາມໄວອ່ານຄ່າຄວາມໄວ, MCU ຢູ່ໃນສະຖານະລໍຖ້າ, ແລະຮູບແບບ STOP3 ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້.

ຟັງຊັນອິນເຕີເຟດໃນເວລາຈິງ (RTI) ຂອງການເຮັດວຽກໃນໂຫມດ STOP3 ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອປຸກ MCU ໃນເວລາສໍາລັບການອ່ານຕໍ່ໄປ. STOP2 ມີປະໂຫຍດຫຼາຍກວ່າ STOP3, ແຕ່ພະລັງງານຂອງມັນຕ່ໍາ. ໃນໂຫມດ STOP2, ຕົວຄວບຄຸມແຮງດັນຢູ່ໃນການປະຫຍັດພະລັງງານ (PoweredDown).

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື້ອໃນ RAM ຍັງຖືກບັນທຶກໄວ້. ການລົງທະບຽນ I / O ຍັງຢູ່ໃນສະຖານະປະຫຍັດພະລັງງານ, ແລະມັນຈໍາເປັນຕ້ອງປັບຄ່າໃຫມ່ເມື່ອມັນຖືກປຸກຈາກໂຫມດຢຸດ. ໃນ STOP2, ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະຕື່ນນອນຫນ້ອຍລົງໃນ MCU, ແຕ່ຍັງມີຫນ້າທີ່ RTI.

ກັບໄປທີ່ຕົວຢ່າງຂອງພວກເຮົາ, STOP2 ສາມາດທົດແທນ STOP3 ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານຕື່ມອີກ. ເນື່ອງຈາກຟັງຊັນ RTI ແລະ RAM ຍັງເຮັດວຽກ, ເວລາລະຫວ່າງການອ່ານຄວາມໄວຍັງສາມາດວັດແທກໄດ້. STOP1 ແມ່ນຮູບແບບການໃຊ້ພະລັງງານຕໍ່າສຸດໃນ MCU.

ໃນໂຫມດນີ້, ຕົວຄວບຄຸມແຮງດັນແລະອຸປະກອນຕໍ່ພ່ວງທັງຫມົດ, CPU, RAM, ແລະ I / O ແມ່ນເຂົ້າສູ່ສະພາບປະຫຍັດພະລັງງານຢ່າງສົມບູນ. ພຽງແຕ່ຣີເຊັດ ແລະ IRQ ຂັດຂວາງຕີນທີ່ສາມາດປຸກ MCU ໄດ້. ເມື່ອ MCU ສາມາດເຂົ້າໄປໃນສະຖານະປະຫຍັດພະລັງງານ, ແຕ່ໃນຄວາມຕື່ນເຕັ້ນພາຍນອກ, ຖ້າທ່ານຍັງຕ້ອງການຕອບສະຫນອງໃນເວລາທີ່ກົດປຸ່ມ, ໂຫມດ STOP1 ສາມາດໃຊ້ໄດ້.

ໃນຕົວຢ່າງນີ້ໃນລົດຖີບ, ທ່ານສາມາດເຂົ້າໄປໃນໂຫມດ STOP1 ເມື່ອຕາຕະລາງໄລຍະທາງຢູ່ໃນສະຖານະປະຫຍັດພະລັງງານ. ໂຫມດ STOP1 ໃນສະຖານະປະຫຍັດພະລັງງານແມ່ນໂຫມດນ້ອຍທີ່ສຸດທີ່ອາດຈະມີຢູ່ໃນ MCU ໂດຍບໍ່ມີການຕັດໄຟອອກຈາກຊິບ. ເປັນຫຍັງເຈົ້າບໍ່ຕັດການສະຫນອງພະລັງງານຈາກຊິບ? ເນື່ອງຈາກວ່າທ່ານຕັດໄຟຈາກຊິບເພື່ອໃຊ້ສະຫຼັບປິດທີ່ລາຄາແພງກວ່າ.

ເຊັ່ນດຽວກັນ, MCU ສາມາດນໍາໃຊ້ປຸ່ມປຸ່ມທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຕີນຂັດຂວາງເພື່ອບັນລຸຈຸດປະສົງທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍ. ການນໍາໃຊ້ທີ່ແຕກຕ່າງກັນເຫຼົ່ານີ້ຂຶ້ນກັບສະຖານະປະຈຸບັນຂອງລະບົບ. ດັ່ງນັ້ນ, ໂຫມດ STOP1 ສາມາດຮັກສາການອອກແບບທີ່ງ່າຍດາຍ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ແລະເກືອບບໍ່ມີການບໍລິໂພກໃນປະຈຸບັນ, ແມ່ນສົມບູນແບບ.

ການຄຸ້ມຄອງໂມງ, ຜູ້ອອກແບບຈໍານວນຫຼາຍຈະເຮັດວຽກກັບພະລັງງານຕ່ໍາແລະຄວາມຖີ່ຂອງໂມງຕ່ໍາ. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ອີງຕາມການດໍາເນີນການທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະ MCUs ໃນນາມຂອງ MCU, ຕົວຈິງແລ້ວມັນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການບໍລິໂພກພະລັງງານໃນຄວາມໄວສູງສຸດ. ຖ້າ MCU ມີໂຫມດພະລັງງານຕ່ໍາທີ່ຖືກຕ້ອງ, ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານໃນເວລາດົນທີ່ສຸດເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການບໍລິໂພກພະລັງງານ.

ດັ່ງນັ້ນ, ຖ້າ CPU ຖືກປະຕິບັດກ່ອນທີ່ຈະກັບຄືນໂຫມດນອນ, ການປະຕິບັດລະຫັດແມ່ນສໍາເລັດດ້ວຍຄວາມໄວສູງສຸດທີ່ເປັນໄປໄດ້, ຫຼັງຈາກນັ້ນກັບຄືນໂຫມດພະລັງງານຕ່ໍາກວ່າປະຈຸບັນໃຊ້ຄວາມໄວຕ່ໍາ. ລອງເບິ່ງຕົວຢ່າງຂອງໄມລ໌ລົດຖີບ, ສົມມຸດວ່າແຜງຄວບຄຸມຈະອັບເດດຄວາມໄວຄັ້ງດຽວໃນທຸກໆວິນາທີ, ແລະຮອບວຽນລົດເມ 16,000 ແມ່ນ looped ເພື່ອຄິດໄລ່ຂໍ້ມູນ ແລະສະແດງໃນຈໍສະແດງຜົນ. ເຮັດວຽກໂດຍໄປເຊຍກັນ 32kHz ປົກກະຕິ, ແລະສົມມຸດວ່າມີໂມງລົດເມທົ່ວໄປຫນຶ່ງຫາສອງ, ພວກເຮົາສາມາດມີລົດເມ 16kHz, ໃນກໍລະນີດັ່ງກ່າວນີ້, ໃຊ້ວິນາທີເພື່ອສໍາເລັດການຄິດໄລ່.

ໃນປັດຈຸບັນ, ຖ້າພວກເຮົາສາມາດນໍາໃຊ້ໂມງລົດເມ 8MHz, ທ່ານພຽງແຕ່ສາມາດໃຊ້ເວລາ 2 milliseconds ໃນການຄິດໄລ່, ແລະສ່ວນທີ່ເຫຼືອ 998 milliseconds ສາມາດຢູ່ໃນໂຫມດພະລັງງານຕ່ໍາ. ແນ່ນອນ, ແຕ່ລະວຽກງານທີ່ບໍ່ແມ່ນ MCU ຕ້ອງໄດ້ຮັບການຈົດຈໍາຈາກການປະຕິບັດຄວາມໄວສູງ. ໃນຕົວຢ່າງຂອງພວກເຮົາ, ຖ້າຄວາມໄວຂອງຂໍ້ມູນຂ້ອນຂ້າງຊ້າ, ເວລາທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບການສື່ສານໄຮ້ສາຍອາດຈະບໍ່ແມ່ນອັດຕາລົດເມ 8MHz.

ດັ່ງນັ້ນ, ໃນກໍລະນີນີ້, ພວກເຮົາຄວນຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານ, ພວກເຮົາຄວນຈະດໍາເນີນການ MCU ໄວເທົ່າທີ່ຈະເປັນໄປໄດ້ຈົນກ່ວາການສິ້ນສຸດຂອງການສື່ສານໄຮ້ສາຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາຕ້ອງການໂມງ, MCU ທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ເຊັ່ນ MC9S08GB60MCU ຂອງ Freescale. ດ້ວຍອຸປະກອນນີ້, ທ່ານສາມາດນໍາໃຊ້ໄປເຊຍກັນຄວາມຖີ່ສູງ, ໄປເຊຍກັນຄວາມຖີ່ຕ່ໍາຫຼື oscillators ພາຍໃນ.

ດ້ວຍແຫຼ່ງໂມງດັ່ງກ່າວ, ທ່ານສາມາດໃຊ້ວົງແຫວນລັອກຄວາມຖີ່ເທິງຊິບ (FLL) ເພື່ອເພີ່ມ ຫຼື ຫຼຸດຄວາມໄວລົດເມເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການໃນໜ້າວຽກ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານໃຫ້ໜ້ອຍທີ່ສຸດ. ຮູບທີ 2 ແມ່ນການປ່ຽນແປງການບໍລິໂພກພະລັງງານໃນໂຫມດການເຮັດວຽກທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນໄລຍະທາງລົດຖີບ. ຮູບທີ 2: ໃນຕົວຢ່າງໄລຍະຫ່າງຂອງລົດຖີບ, ວິທີການປະຕິບັດການຄຸ້ມຄອງພະລັງງານໂດຍຜ່ານການປ່ຽນລະຫວ່າງກໍາມະຈອນເຕັ້ນສັ້ນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສູງແລະຮູບແບບພະລັງງານຕ່ໍາທີ່ບໍ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ.

.