基于单片机的锂电池供电设备的微功耗设计方法

2022/04/08

作者:iflowpower——便携式电站供应商

对于大多数单片机系统来说,由于单片机运行速度的快慢,单片机在工作过程中有大量的空闲等待时间。在某些情况下,系统的等待时间甚至可以达到总工作时间的95%以上。在等待过程中,单片机不工作,只是等待一个步骤,或者循环判断。

在这个过程中,单片机内部的大部分电路都可以在休眠状态下工作,可以大大降低单片机的功耗。同时,相关的外部电路可以在休眠状态下工作,从而使整个产品的供电大大降低。这种非可持续工作的特点是微功耗设计的基本思想。

此外,根据产品的特点,设计了更多细节。选择合适的CPU芯片是关键设计师设计的关键。单片机的种类很多,而且都是针对特定应用的,可以根据具体应用选择合适的单片机。

在您想要执行微功耗设计的应用中,您可以从以下规则中进行选择: 1. 选择最小化外部电路的微控制器。随着集成电路工艺技术的飞速发展,真正的单片机单片机系统逐渐成为主流产品。

2.观察比较工作电流和静态电流。由于工艺的不同,单片机的内部工作电流、静态电流也不一样,有的甚至不一样。

选择单片机时,既要考虑其工作电流,又要仔细考虑休眠时的静态电流。 3、通过对比,选择专用的低功耗单片机,可以更灵活地控制其功耗,使其在满足设计要求的前提下尽可能多地工作在省电模式。

4.选择合适的ROM、RAM。一般来说,内存越大,功耗越大。

根据设计要求,尽可能多地使用ROM、RAM。 5. 选择合适的工作时钟频率。

在较低的时钟频率下,单芯片功耗也很低。以 MSP430F1121 为例。工作在1MHz频率下,典型电流消耗为300ua;在 4096 Hz 的频率下工作时,只有 3UA。

6、选择合适的IO管脚数量,以及合适的IO驱动能力和显示驱动能力。驱动的单片机驱动数量越多,功耗就越大。

7、选择合适的单片机实现单片机硬件,省去大量硬件开发调试工作,提高工作效率,系统可靠性、抗干扰能力显着提高,同时降低了系统成本, 更适合小型化和便携化,这对降低系统功耗具有决定性的用途。低功耗设计策略 a.

使内部电路有选择地工作,设计中不使用所有单片机内部电路,未使用的将有额外的功耗。在需要进行微功耗设计的应用中,可以对内部特殊功能寄存器进行编程,选择不同的功能模块,停止不用的功能模块,减少系统无效功耗。湾。

产品低压设计可以降低产品功耗,单片机的工作电压越高,放大区内的内部晶体管越长,单片机的功耗就越大。由于芯片生产工艺先进,单片机的电压范围一般较宽,如在1.8V~5V供电电压范围内正常工作。

为了降低系统功耗,可以尽量采用低电压设计。单片机的供电电压范围可以进一步拓宽,特别是在便携或手持设备中,可以放心地作为电源使用,而不必关注放电过程电压曲线是否平衡,微控制器在低电压下是否受到影响电压正常工作,不必因电池电量而专门加稳压电路,从而减少大量功耗。 C。

当我空闲时,使用低速时钟信号的单片机的功耗与其工作频率成正比,系统运行得越高,电源也会相应增加。图1是飞利浦80C31单片机VCC上电流与主时钟频率的关系曲线,可以看出VCC上的电流随新增加了,其功耗也增加了。主时钟频率也随着新频率的增加而增加。

为了更好地降低功耗,许多微控制器中集成了两个独立的时钟系统,即高速主时钟、低速子时钟,以及使用不高速运行的低速子时钟。基本准时要求。一些单片机的主时钟也可以通过功能寄存器来复位。

满足该功能时,按一定比例降低主时钟频率,以降低功耗。可以通过软件在线更改时钟频率到特殊功能寄存器,或者通过软件进行主时钟和副时钟的切换,或者改变主时钟和副时钟的切换。 d。

为了尽可能降低功耗,通常单片机提供多种工作模式。当您空闲时,您可以进入睡眠模式。当有事件发生时,可以恢复正常运行模式,这样可以保证系统省电,不影响正常工作。

不同的单片机机会有不同的工作模式,比如51系列单片机有空闲模式和掉电模式。在不同的工作模式下,单片机内核中的部分功能模块会被设置为休眠。如果MSP430系列单片机有6种不同的工作模式,除了正常工作模式,其余5种都是低功耗模式,在这些模式下,CPU、内部时钟、内部总线,直到内部晶振全部关闭,使微控制器的功耗降到最低。

只有当中断请求或复位发生时,系统才会被唤醒进入正常操作模式。外围电路的微功耗设计单片机外围电路的微功耗设计非常复杂,对于产品的整体功耗也非常重要。复杂、庞大的外围电路会带来很大的功耗,所以我们应该尽量少用外部电路,尽可能地利用单片机内部的资源。

作为电池供电的电池,它的静态功耗最好是几微安~几十微胺,因为这部分电流是加在设备里面的,是普通的供电电流,在系统中是不工作的情况下,会造成大量电能浪费。因此,在设计中,应尽量减少外电路,减少外电路在静态功率中所占的比例。同时,我们必须考虑以下问题: 1。

系统中尽量使用除单片机以外的其他器件,如采用CMOS芯片,少用双极晶体管门电路,因为双极电路必须是一个恒定的维持电流,新电路的静态功耗。 2、根据芯片要求,将未使用的引脚接地或接高电平,悬空输入脚会增加芯片的静态电流。

3. IO管脚上少用上拉或下拉电阻,这些电阻会消耗一定的静态电流。 4.

数据采集​​仿真部分的设计可以使用轨到轨的BiCMOS运算放大器,如LMV824替代LM324,供电电压可低至2.5V,单位带宽至5MHz,仅250A /走道。 5.

设计外接设备的电源控制电路,使外接设备或设备在不工作时关闭电源,减少无效功耗。低功率设备的价格通常略高。如果价格允许,通常可以找到相应的低压、小功率替代产品。

联系我们
只要告诉我们你的要求,我们可以做比你想象的更多。
发送查询
Chat with Us

发送查询

选择你的国家或地区
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
当前语言:简体中文