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    技術(shù)專(zhuān)題

    最小化嵌入式系統功耗的提示


    最小化嵌入式系統功耗的提示

    最小化嵌入式系統的系統功耗需要做更多的工作。甚至在開(kāi)始繪制電路之前,就需要實(shí)施正確的設計策略。而且,無(wú)論您的設備是基于太陽(yáng)能的設備還是電池供電的設備,每一個(gè)細節都至關(guān)重要,這有助于最大程度地降低嵌入式系統的系統功耗。

    計劃設備的電源預算

    作為硬件,自然對新項目感到興奮。但是,您不要急著(zhù)尋求可用的最強大的微控制器,而應該了解應用程序的性質(zhì)并發(fā)現對功耗的任何限制。即使您不是在設計太陽(yáng)能電池設備,但如果要與競爭對手保持同步,通常最好還是采用節能設計。

    為了優(yōu)化設備的功耗預算,首先要對設計的功耗設置合理的限制,然后從那里進(jìn)行反向工作。選擇具有節能功能或僅消耗較少功率的微控制器和其他組件。如果您選擇了錯誤的組件,則可能會(huì )使在設計階段難以實(shí)施節電措施。

    最小化設計中的功耗

    嵌入式系統設計需要硬件和固件工程師共同實(shí)施高效的節能功能。以下是一些技巧,可以以協(xié)作的方式將設計的總功耗降至最低:

    1.使用深度睡眠模式

    在某些基于太陽(yáng)能的室外應用中,使用功能強大的微控制器來(lái)滿(mǎn)足給定規格是不可避免的。例如,戶(hù)外車(chē)輛售票機需要在短時(shí)間內發(fā)行打印票或掃描支付卡,然后再將記錄存儲在其非易失性存儲器中。

    基于這些功能,高端32位微控制器成為最佳選擇。但是,當所有外圍設備都打開(kāi)時(shí),這種功能強大的微控制器也會(huì )消耗更高的電流。如果微控制器以全功率連續運行,則需要更大容量的電池。

    防止微控制器消耗最大功率的一種做法是在空閑時(shí)將其置于深度睡眠模式。在深度睡眠模式下,微控制器通常消耗的最大電流的很小一部分,通常為納安。然后,固件工程師可以根據需要使用中斷來(lái)喚醒微控制器。

    2.使用開(kāi)關(guān)穩壓器

    有時(shí),不必要的電能浪費會(huì )以熱量的形式發(fā)生。當您在設計中使用線(xiàn)性穩壓器時(shí),這是正確的。對于太陽(yáng)能設備,典型的電源電路要求將電池電壓調低。自然,線(xiàn)性穩壓器是最便宜的解決方案。

    然而,線(xiàn)性穩壓器效率不高,因為它們會(huì )消散電壓之間的差異作為熱量。使用電池運行設備時(shí),散熱會(huì )導致從電池汲取額外的電流。在這種情況下,您可以選擇使用開(kāi)關(guān)穩壓器。

    盡管開(kāi)關(guān)穩壓器和相關(guān)組件增加了整體單位成本,但與使用線(xiàn)性穩壓器相比,這是一種更有效的策略。較少的散熱意味著(zhù)電池壽命更長(cháng),這在設備必須在沒(méi)有陽(yáng)光的情況下運行的情況下很有用。在對功耗敏感的應用中,節省的每毫瓦電量會(huì )產(chǎn)生巨大的變化。

    3.關(guān)閉未使用的組件

    使微控制器進(jìn)入深度睡眠模式是降低總功耗的一項出色技術(shù)。但是,即使您的微控制器處于深度睡眠模式,邏輯集成電路(IC)或通信IC之類(lèi)的其他組件仍會(huì )消耗大量電流。

    值得慶幸的是,這個(gè)問(wèn)題可以被最小化。您可以使用兩個(gè)穩壓器分別為微控制器和其他組件供電,而不是在PCB上安裝單個(gè)穩壓器。這種方法允許微控制器在進(jìn)入深度睡眠模式之前關(guān)閉其他組件的電源。

     

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