应用于笔记本电脑、电动工具的太阳能电池充电设计方案

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前言：

美国英特尔开发出了利用小太阳能电池充电的0.28V x86处理器“Claremont”（见截图）。技术详情已经在2012年2月举行的半导体国际学会“ISSCC 2012”上发布。英特尔开发出了在极低电源电压下也能准确无误地进行逻辑运算的专用单元库，使该处理器得以实现。开发工作主要在英特尔的印度研发基地进行，由于Claremont是作为相当于Pentium的老式CPU内核封装的，因此难以直接产品化，不过此次开发的电路技术似乎可以用于该公司面向智能手机和平板终端的SoC产品。

只看该作者 · 2020-12-28 17:42

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看到这里，有人可能要问了。该设计怎么实现的呢？考虑到设计的实用性，先给大家介绍一个成熟的项目设计，即“具有太阳能电池最大功率点跟踪功能的5A多类型电池充电管理集成电路设计”，该电路主要基于CN3722设计完成。

只看该作者 · 2020-12-28 17:43

CN3722芯片介绍：

CN3722是一款可使用太阳能电池供电的PWM降压模式充电管理集成电路，具有太阳能电池最大功率点跟踪功能。CN3722非常适合对单节或多节锂电池或磷酸铁锂电池的充电管理，具有封装外形小，外围元器件少和使用简单等优点。

只看该作者 · 2020-12-28 17:43

CN3722具有恒流和恒压充电模式，非常适合锂电池或磷酸铁锂电池的充电。在恒压充电模式，恒压充电电压由外部电阻分压网络设置；在恒流充电模式，充电电流通过一个外部电阻设置。

只看该作者 · 2020-12-28 17:44

该设计方案特性：

只看该作者 · 2020-12-28 17:45

典型应用：

 利用太阳能电池充电
 笔记本电脑
 备用电池应用
 便携式工业和医疗仪器
 电动工具
 独立电池充电器

只看该作者 · 2020-12-30 15:33

太阳能充电原理图截图：

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相关技术文档截图：[

只看该作者 · 2020-12-30 15:40

英特尔利用小太阳能电池充电的0.28V x86处理器

只看该作者 · 2020-12-30 15:41

利用小太阳能电池也能运行的 x86处理器
Claremont 在0.28V 电压下工作时的耗电量为2mW，工作频率为3MHz。采用32nm 工艺 CMOS 技术制造，
电路面积为2mm2，晶体管数量为600万个。需要高处理性能时，可以利用通常的电源电压驱动。例如，电源
电压为1.2V 时，工作频率为915MHz，耗电量为737mW。
通过 FPU 的动态开/关和电路实现

只看该作者 · 2020-12-30 15:44

该处理器主要是通过两方面的改进实现的。一个方面是动态开/关浮点运算单元（FPU）的电源。即对
CPU 内核执行的命令进行监控，在 FPU 没有运算命令时切断 FPU 部分的电源。FPU 在 CPU 内核中占逻辑电路
面积的20％，所以这一改进可大幅削减耗电量。

只看该作者 · 2020-12-30 15:45

另一方面是面向低电压工作开发了专用标准单元库。一般情况下，如果降低数字电路的电源电压，晶
体管的导通/截止比就会下降，工艺偏差的影响会相对变大，因此难以维持正常的逻辑运算。这种倾向在复
杂的逻辑门电路中尤为显著，所以此次从标准单元中去除了这种逻辑门。

只看该作者 · 2020-12-30 15:46

比如，组合电路方面，去除了4段以上的堆栈构造逻辑门，以及采用传输门的4输入以上多路复用器。
与3段构造和3输入相比，4段逻辑门与4输入多路复用器的正规延迟时间的偏差分别增加了108％和127％。
另外，宽度不到制造技术容许的最小宽度2倍的小规模逻辑门由于对工艺偏差的耐性低，也被去掉了。

只看该作者 · 2020-12-30 15:49

只看该作者 · 2020-12-30 15:50

图1：英特尔公司的 x86处理器“Claremont”
电路面积为2mm2，晶体管数量为600万个。采用32nm 工艺 CMOS 技术制造。

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