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电路设计超低功耗方法介绍
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电路设计之超低功耗是穿戴设备持之以恒的追求，最初PCB设计师在uA级别努力，而现在nA级别。超低功耗PCB设计方法有几点：
组件选择
从元件选择开始，尤其是电容，PCB设计人员应尽量减少旁路电容的数量。因为每个电容在静态状态下也会消耗几个nA的电流。
电路设计
- PCB设计人必须注意上下拉电阻的使用，原则是尽可能的选择大一些的上拉电阻。
- 控制负载的电压以最大程度地减少电流消耗可进一步扩展到包括外部外围设备和负载。
- 单片机数字输出引脚通常可提供和吸收20至25 mA的电流。参考MCU数据手册的“电气特性”，以获取单个引脚的电流源和灌电流以及所有端口的最大电流源或灌电流的总和。
- Microchip的MCP9700模拟温度传感器在工作时通常消耗6 µA的电流。通过在数字输出引脚上接地，我们可以有效地关闭电路，节省6 µA。
- 给设备加电时，请阅读数据表以了解是否有开启时间，然后再进行读数。
- 如果负载大于MCU数字引脚的拉电流或灌电流，则可以使用FET开关
- 选用P沟道MOSFET有非常低的漏源电阻（RDS）
MCU和低功耗设计
如今MCU制造商增加了许多有助于降低功耗的功能，在选择MCU的时候就要做出考虑。
- 为电路供电时，将系统电压设置得尽可能低，以降低功耗。例如，以1 MIPS在3.3 V下运行的MCU可汲取700 µA。将电压降低到1.8 V，同时保持相同的速度，电流消耗为370 µA，几乎节省了50％。
- 如果系统时钟可以选择，请选择低系统时钟频率。
- 降低开关速度，数字CMOS电路将消耗较少的电流。
- 在不需要精度的情况下通过软件关闭外部振荡器电路，切换至内部振荡器。MCU运行变慢，节省功率。
- 关闭不需要的外围设备电路，例如：USART，SPI，I 2 C，比较器，ADC，是史上最等，通过软件来打开和关闭，仅向那些需要将功耗降至最低的外围设备供电。MCU可以运行，瞌睡，空闲，睡眠和深度睡眠。除了简单地改变系统时钟速度之外，这些模式最终为设计人员提供了更多管理功耗的选择。这些模式还控制某些外围设备。
- 瞌睡模式用于以下情况：到CPU的系统时钟变慢（预分频），因此CPU的运行速度低于外围设备。当对CPU资源的需求很少，但外围设备需要继续全速运行时，此模式特别有用。
- 空闲模式将停止执行CPU指令，但是系统时钟将继续运行外围模块。要退出空闲模式，任何使能的中断，设备复位或看门狗定时器超时都将开始执行CPU指令。
- 睡眠模式将关闭系统时钟，这将停止CPU或外设的时钟，但保留RAM。可以在睡眠模式下启用某些专用的时钟和计时器，例如实时时钟和日历以及看门狗计时器。这些功能使MCU能够在睡眠模式下计时功能，为应用设计中的节能方案增加了极大的灵活性和多样性。
- 深度睡眠可提供最低水平的功耗。从MCU的重要区域断开电源。在深度睡眠模式下，可以达到数十纳安的睡眠电流。
- 根据MCU的功能集，某些外设专用于深度睡眠模式，例如深度睡眠掉电复位和专用的深度睡眠看门狗定时器。这些外设与标准的掉电复位和看门狗定时器无关，因此它们可以在深度睡眠时监视电压和超时事件。请注意，从深度睡眠中唤醒要比从传统睡眠模式中唤醒要花费更长的时间，因为通常不保留RAM，必须将其还原。
- 睡眠之前，请注意I / O引脚的状态。在睡眠和深度睡眠期间，I / O引脚将保持其先前状态。另外，请注意不要使数字输入引脚悬空。输入电压电平可以在逻辑0和1之间漂移，并且可以输入一个中点电压，在该电压下数字输入缓冲器将在线性区域内偏置。这将导致大量的电流消耗。最佳实践是将这些引脚配置为模拟输入，因为它们具有高阻抗并且仅消耗很少的电流。这应该在进入睡眠模式之前完成。
- 数字输出通常不需要任何其他配置。消耗的电流将是引脚的输入或输出泄漏电流。必须注意由数字输出引脚供电的东西。最佳状态应在进入睡眠模式之前确定。如果外部电路由MCU供电，请注意不要通过提供逻辑1的数字输出引脚来为电路供电。在为电路供电之前，必须将数字输出设置为逻辑0。
- 最好将未使用的I / O引脚配置为驱动高电平或低电平的数字输出引脚。或者，可以将它们配置为带有外部上拉或下拉电阻的输入。但是，该引脚将吸收其输入泄漏电流。使用这些方法给电路加电并从深度睡眠中唤醒具有其含义。电路断电一段时间后，所有电荷都会耗尽。给电路通电会在电路带电时产生一个短电流突发。为了减轻电涌，应在开关的电源侧放置存储电容器。但是，根据我们对电容器泄漏的了解，我们必须谨慎选择电容器类型。电解电容漏电流大于钽电容。陶瓷提供了良好的性能折衷，同时提供了低R ESR和低泄漏。
总结
上述PCB设计思路看起来非常简单，但是PCB设计人员需要进入一种思维模式，减少任何电流损耗。
本文借鉴了http://www.tfmcu.com/上面的一内容
作者：winston
