Paano pahabain ang buhay ng baterya ng lithium ng microcontroller equipment

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Portable Power Station Supplier

Nagiging bahagi ng pang-araw-araw na buhay ang mga kagamitan sa suplay ng kuryente ng baterya, ito man ay electric toothbrush, pang-ahit, mobile phone, personal digital assistant (PDA), MP3 player, o remote control equipment na hindi maalis. Samakatuwid, ang pamamahala ng kapangyarihan ay isang malaking bagay sa mga naka-embed na inhinyero ng disenyo ngayon. Ang mga pangkalahatang umiiral na microcontroller ay nagbibigay ng malaking bilang ng mga kinakailangan sa kapangyarihan ng pamamahala para sa mga inhinyero ng disenyo sa maraming mga aplikasyon ng kagamitan.

Ang iba&39;t ibang uri ng MCU mismo ay may isang hanay ng kasalukuyang pagkonsumo at maraming mga tampok na nakakatipid ng enerhiya. Gayunpaman, sa disenyo batay sa microcontroller, ang pamamahala ng power supply ay hindi lamang kasing simple ng tamang microcontroller. Kailangan ding gamitin ng pamamahala ng kuryente ang MCU mismo upang bawasan ang kasalukuyang pagkonsumo at mga diskarte sa pag-unlad ng pagtitipid ng enerhiya.

Sa antas ng system, kahit na ang MCU na pipiliin mo ay independyente, maaari ka ring gumamit ng maraming patakaran upang higit pang pahabain ang buhay ng baterya ng iyong application. Halimbawa ng aplikasyon: Wireless bicycle mileage Susunod, ipapakita namin ang wastong pamamahala ng kuryente bilang isang halimbawa sa wireless na milya ng bisikleta. Ang mileage ay binubuo ng tatlong bahagi na mga module: isang control panel sa kotse, isang speed sensor na matatagpuan sa gulong at isang display sa rider helmet.

Ibinabalik ng sensor ng bilis ang bilis ng bisikleta sa control panel, kinakalkula tulad ng: bilis ng pagmamaneho, mileage ng pagmamaneho, oras ng pagmamaneho, pagkonsumo ng enerhiya, at ipinapaalam ang kinakalkulang impormasyon sa display. Sa ibaba ng Figure 1 ay isang block diagram ng control panel ng milestometer ng bisikleta. Figure 1: Wireless bicycle miles Control panel block diagram na nagpapakita ng MCU ngayon na patuloy na pinahusay na mga feature sa pamamahala ng kuryente.

Ang bagong geometry ng MCU ng low power mode ay pinaliit upang bawasan ang lugar ng chip, na nagiging sanhi ng transistor na hindi makatiis ng direktang paggamit ng 3V o 3V sa itaas ng boltahe. Samakatuwid, kinakailangang gumamit ng boltahe regulator sa panloob na lohika upang mabawasan ang boltahe. Sa kasamaang palad, ang mga regulator ng boltahe na ito ay tataas ang kasalukuyang pagkonsumo ng mga MCU.

Gayunpaman, dahil ang laki ng kapangyarihan ay katumbas ng boltahe na pinarami ng kasalukuyang, ang konsumo ng kuryente ng system na 1.8V hanggang 3V na may adjuster ay mas mababa pa rin kaysa sa konsumo ng kuryente ng system na 5V nang walang adjuster. Ang MCU ay umaasa sa power management mode, na maaari pa ring suportahan ang adjustment power at speed clock speed habang binabawasan ang kabuuang gumaganang currents.

Ang bagong MCU ay maaaring magbigay ng maraming low power mode upang matugunan ang mga kinakailangang ito habang pinapanatili ang flexibility ng system. Ang MC9S08GB60MCU ng Freescale ay may apat na low-power mode: depth stop state (STOP1), moderate stop state (STOP2), mild stop state (STOP3) at launch mode. Sa waiting mode, ang konsumo ng kuryente ay nababawasan sa pamamagitan ng pag-off sa CPU clock, ngunit ang system clock ay sinusuportahan ng iba pang MCU peripheral, gaya ng: Modes (AD) converter, timer, o serial communication module.

Ginagamit ang mode na ito upang bawasan ang pagkonsumo ng kuryente sa kaso ng mga peripheral, ngunit hindi maaaring gumana ang CPU bago magsagawa ng mga gawaing peripheral. Sa aming halimbawa, ang waiting mode ay ginagamit sa serial peripheral interface (SPI) para sa komunikasyon sa RF (RF) transceiver. Upang higit pang bawasan ang pagkonsumo ng kuryente, gumamit ng tatlong stop mode.

Ang STOP1, STOP2, STOP3 ay nagbibigay ng iba&39;t ibang antas ng pinababang paggamit ng kuryente. Ang STOP3 ay ang pinakamalakas na function sa tatlong stop mode. Sa STOP3 mode, ang on-chip voltage adjuster ay nasa power saving mode, ngunit nagbibigay pa rin ito ng mga minimum na pagsasaayos upang mapanatili ang nilalaman ng random na memorya (RAM) at input / output (I / O) na mga rehistro.

Maaaring gisingin ng maraming interrupt source at pag-reset ang MCU mula sa STOP3 mode. Ang STOP3 ay ang tanging mode sa tatlong stop mode at ang mode na maaari pa ring gumana sa tatlong stop mode. Sa aming halimbawa, sa isang tagal ng panahon sa pagitan ng speed sensor basahin ang halaga ng bilis, ang MCU ay nasa waiting state, at ang STOP3 mode ay maaaring gamitin.

Ang real-time na interface (RTI) function ng pagtatrabaho sa STOP3 mode ay maaaring gamitin upang gisingin ang MCU sa oras para sa susunod na pagbabasa. Ang STOP2 ay gumagana kaysa sa STOP3, ngunit ang kapangyarihan nito ay mas mababa. Sa STOP2 mode, ang voltage regulator ay nasa power saving (PoweredDown).

Gayunpaman, ang nilalaman ng RAM ay nai-save pa rin. Ang I/O register ay nasa power-saving state din, at kailangang i-reconfigure kapag ito ay nagising mula sa stop mode. Sa STOP2, posibleng gumising nang mas kaunti sa MCU, ngunit mayroon pa ring mga function ng RTI.

Bumalik sa aming halimbawa, maaaring palitan ng STOP2 ang STOP3 upang higit pang mabawasan ang pagkonsumo ng kuryente. Dahil gumagana pa rin ang function ng RTI at ang RAM, masusukat pa rin ang oras sa pagitan ng bilis ng pagbabasa. Ang STOP1 ay ang pinakamababang mode ng pagkonsumo ng kuryente sa MCU.

Sa mode na ito, ang mga regulator ng boltahe at lahat ng peripheral, CPU, RAM, at I / O ay ganap na pumapasok sa power saving state. I-reset lang at IRQ interrupt feet ang makakapag-gising sa MCU. Kapag ang MCU ay maaaring pumasok sa power-saving state, ngunit sa external excitation, kung kailangan mo pa ring tumugon kapag pinindot ang button, available ang STOP1 mode.

Sa halimbawang ito sa bisikleta, maaari kang pumasok sa STOP1 mode kapag ang mileage table ay nasa power saving state. Ang STOP1 mode sa power saving state ay ang pinakamaliit na mode na maaaring umiral sa MCU nang hindi pinuputol ang power mula sa chip. Bakit hindi mo putulin ang power supply mula sa chip? Dahil pinutol mo ang kapangyarihan mula sa chip para gumamit ng mas mahal na toggle switch.

Katulad nito, maaaring gumamit ang MCU ng switch ng button na konektado sa interrupt na paa upang makamit ang maraming iba&39;t ibang layunin. Ang iba&39;t ibang gamit na ito ay depende sa kasalukuyang estado ng system. Samakatuwid, ang STOP1 mode ay maaaring mapanatili ang simpleng disenyo, mababang gastos, at halos walang kasalukuyang pagkonsumo, ay perpekto.

Pamamahala ng Orasan Maraming taga-disenyo ang gagana sa mababang lakas at mababang frequency ng orasan. Sa katunayan, ayon sa iba&39;t ibang mga operasyon at MCU sa ngalan ng MCU, talagang nagagawa nitong bawasan ang pagkonsumo ng kuryente sa pinakamataas na bilis. Kung ang MCU ay may wastong low power mode, posibleng bawasan ang pagkonsumo ng kuryente sa pinakamahabang panahon upang mabawasan ang pagkonsumo ng kuryente.

Samakatuwid, kung ang CPU ay naisakatuparan bago bumalik sa sleep mode, ang code execution ay nakumpleto na may posibleng pinakamataas na bilis, pagkatapos ay bumalik sa mababang power mode kaysa sa kasalukuyang kumonsumo ng mababang bilis. Tingnan natin ang halimbawa ng mga milya ng bisikleta, ipagpalagay na ina-update ng control panel ang bilis isang beses bawat segundo, at ang 16,000 bus cycle ay naka-loop upang kalkulahin ang data at ipakita ito sa display. Gumana sa pamamagitan ng isang tipikal na 32kHz na kristal, at ipinapalagay na mayroong isang karaniwang isa-sa-dalawang orasan ng bus, maaari tayong magkaroon ng 16kHz bus, kung saan, gumamit ng isang segundo upang makumpleto ang pagkalkula.

Ngayon, kung magagamit natin ang 8MHz bus clock, 2 milliseconds lang ang gagastusin mo para makumpleto ang kalkulasyon, at ang natitirang 998 milliseconds ay maaaring nasa low power mode. Siyempre, ang bawat gawain na hindi MCU ay dapat tandaan mula sa mataas na bilis ng pagganap. Sa aming halimbawa, kung ang bilis ng data ay medyo mabagal, ang oras na kinakailangan para sa wireless na komunikasyon ay maaaring hindi 8MHz bus rate.

Samakatuwid, sa kasong ito, dapat nating bawasan ang pagkonsumo ng kuryente, dapat nating patakbuhin ang MCU sa lalong madaling panahon hanggang sa katapusan ng wireless na komunikasyon. Samakatuwid, gusto namin ng orasan, nababaluktot na MCU, gaya ng MC9S08GB60MCU ng Freescale. Sa device na ito, maaari kang gumamit ng mga high frequency crystal, low frequency crystal o internal oscillator.

Sa alinmang pinagmumulan ng orasan, maaari mong gamitin ang on-chip frequency lock ring (FLL) upang pataasin o bawasan ang bilis ng bus upang matugunan ang mga kinakailangan sa gawain at mabawasan ang pagkonsumo ng kuryente. Ang Figure 2 ay isang pagbabago sa pagkonsumo ng kuryente sa iba&39;t ibang mga mode ng pagpapatakbo sa isang mileage ng bisikleta. Figure 2: Sa halimbawa ng mileage ng bisikleta, kung paano magsagawa ng pamamahala ng kuryente sa pamamagitan ng conversion sa pagitan ng napakaaktibong maiikling pulso at mas mahabang non-active low power mode.

.