【我的设计】+ 如何设计低功耗产品

iwqtthf · 发表于 2014-10-7 09:07:03

本帖最后由 iwqtthf 于 2014-10-7 10:26 编辑

★☆ 总讲: 如何设计低功耗产品? 这包含两层含义. ☆★ 一是: 用电设备是低功耗的,本身省电. (这是我们首先的节电低功耗方式)
二是: 设备功耗一般,能供电电源可以从其他多途径满足供应,达到满足供电要求,相当于节电了,低功耗.(这是我们也要考虑的方面,比如说热电片将温差转    化成电,或是振动等机械能转换成电,或是光转换电能等,再将产生的电能存于超级电容).

★☆  创意方法应用在: 各种充电器的充电控制上,在判断电池充完电后,切掉主要的充电电路部分的供电,主充电部分不需要一直浮充浪费掉了,这样可以省不少电,控制部分在判断充电完成后进入休眠待机,功耗极小.

★☆ 今天主要是针对第一种情况讲解,即: 如何让我们的装置本身省电,实现低功耗,延长待机与工作的时间.☆★

★1☆  装置的电源系统设计要省电:                      用DCDC低功耗高效率版本的转换器,能量转换效率比LDO型的高,待机功耗相当;                                        电池供电切换控制部分,用MOS管,就比一般肖特基管压降小；
         减少使用控制回路串联的二极管或是MOS管的数量;
         选择压降低的肖特基二极管或是低内阻的MOS管;
         选择的储能的电池内阻或是超级电容及储能电容的内阻要小.
★2☆ 显示部分省电:
            用普通液晶不带背光的,可以省不少电;
            同样亮度下, 数码管用3.3V供电或是2.5V供电,再加电阻限流,这样比4V或 5V供电要省电;
            可以设置条件,关掉显示背光或是调整刷新的脉冲宽度也可以达到省电的目标.
★3☆ 驱动缓冲部分省电:
            芯片本身的IO端口设置,在满足功能的条件下选择功耗最低的模式;
            可以控制驱动芯片的供电,在不用时停止供电,可以用IO控制MOS管实现;
            选择适合的低内阻的驱动芯片,根据驱动根据,选择适合的限流电阻.
★4☆  外设芯片省电:
            外设芯片本省电,比如说FRAM铁电存储器比EEPROM省电;
            减少工作时间,用SPI接口比IIC接口读写时间短;
            当外设不工作时,停机供电.可以用IO控制MOS管实现;
★5☆  继电器类省电:
            选择不需要维持电流的继电器,成本高一些;
            对需要维持电流的继电器,启动电流与维持电流不一样,维持电流可以小不少的,可以采用更低的维持电压供电,实现减小维持电流;
★6☆  数字隔离方式省电:
            选择省的电IO隔离芯片,比如用ADI的磁隔离或是TI的电容隔离器件比用普通光耦的电流更小;
            高速的IO隔离芯片减少传递时间;
★7☆  模拟采样部分
            选择模拟部分可以独立运行,主核心的内核可以休眠的MCU;
            在速度要求不高时,可以间隙工作,平时让模拟部分休眠.
            最好用带内部处理电路的MCU,比如说外部无源简单处理,内部带PGA运行或是差分方式,可以减少不少功耗的.
            对于阀值类的模拟量,可以设置比较值中断来唤醒体眠中处理器;
            如何模拟量要隔离,一定要选择无源器件,比如说普通的线圈型电流互感器,不应该选择需要供电的霍尔型电流传感器;
★8☆  控制器选型
            项目需要的某个功能外设可以独立于控制器的的CPU而运行;
            控制器内核也省电,比如说MSP430 ,Cortex M0+,省电,能效率高,比51好许多倍的;
            控制器工艺,一般情况65nM比90nM工艺省电.还有其他的工艺指标;
            控制器用FRAM做的就比其他Flash型控制器省电, 特别是存储一些参数数据时;
         推荐下Freescale的 M0+内核的KL系列,是比较优秀的, 其他厂家TI  ST Atmel MicroChip  NXP 等厂家的大家也可以看看,比较下.
★9☆  程序设计上省电
            CPU如果低速一点的时钟可以满足要求,就不要跑的太高,这样如果不休眠,功耗肯定比高速一些的时钟省电
            或是选择一个最高能效率的频率点,运行完后就转换成低带时钟,或者进行休眠,周期性或是有中断唤醒CPU;                关掉不用外设的时钟或是禁用,尽量不要用时钟的锁相环,用内部振荡器比外部晶振省电;
            正确配置IO口的状态.;
            使用中断包括定时中断,而不要用while循环或是For循环一直循环执行;
            根据功能需要,让处理器在高速运行,低速运行,休眠,待机等状态进行切换,达到最佳低功耗的效果;
            关键程序可以移到RAM运行比Flash运行快,且省电.
            能用乘加运算实现的算法,就不要用除、开方等复杂运行;
            能定点运算实现的,尽量不要浮点方式,通常浮点运算功耗大,特殊的处理器除外;
            用简洁近似算法实现相同的功耗,减少运行时间;
            用查表法可以代替不少复杂运行,比如说求正弦.不过存储用的多一些;

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