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低功耗设计指南详述

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低功耗设计指南详述

简介

在未来的嵌入式系统市场中，低功耗应用将占据很大的份额。每年都有越来

越多的设计人员被要求提供便携、无线和节能的产品设计。本文全面阐述了低功

耗嵌入式系统的设计基础，以期降低向低功耗应用过渡的难度。本文讨论的示例

侧重于从单片机（MCU）的角度分析功耗。作为应用的“大脑”，MCU 通常功

耗最大，对系统功耗的影响也最大。与所有设计一样，低功耗嵌入式系统设计人

员必须在功耗和其他因素（如成本、尺寸和复杂性）之间进行综合考虑。尽管有

些低功耗技术不会增加系统成本，但有些却可能需要设计人员做出取舍。本指南

将给出若干需要进行取舍的示例。但是，我们无法讨论所有需要取舍的情况，因

此嵌入式设计人员始终应考虑节能技术对整个系统的影响。

本设计指南将提到 PIC® MCU 上可用的低功耗模式，但不会对这些特性进

行详细说明。有关 PIC MCU 器件上可用低功耗模式的信息，请参见 AN1267

《纳瓦技术和 nanoWatt XLP ™ 技术： Microchip 低功耗器件简介》

（DS01267A_CN）。

低功耗基础知识

低功耗的定义因应用的不同而存在很大差异。在一些系统中，工作能源已经

足够，但低功耗设计人员想要努力降低运行开销或提高运行效率。在另一些应用

中，只能提供有限的电源（如纽扣电池），这决定了系统的功耗要求。要降低这

些系统的功耗，侧重点也各不相同，因此非常有必要弄清楚功耗的分布情况以及

设计高效的低功耗系统应当从何处着手。

主要功耗源

在 CMOS 器件（如单片机）中，总功耗可以分为两大类：动态功耗和静态

功耗。动态功耗是单片机在运行和执行编程的任务时消耗的功率。静态功耗是只

对器件供电，但不运行代码时消耗的功率。

动态功耗

动态功耗是 MCU 正常工作时消耗的电流。它包括开关 CMOS 电路时造成

的功率损失以及器件的有源模拟电路（如 A/D 或振荡器）中偏置电流造成的功

率损失。要了解开关损耗的来源，请参见图 1 所示的 CMOS 反相器。

全部评论(1)

2021-07-24 16:15:59xjtubird

作为大方向的指导，还是有意义的

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