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基于STM32(ARM)开发进阶低功耗管理电源经验分享

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两只袜子|  楼主 | 2023-4-12 10:23 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式



电源对电子设备的重要性不言而喻,它是保证系统稳定运行的基础,而保证系统能稳定运行后,又有低功耗的要求。

在很多应用场合中都对电子设备的功耗要求非常苛刻,如某些传感器信息采集设备,仅靠小型的电池提供电源,要求工作长达数年之久,且期间不需要任何维护;由于智慧穿戴设备的小型化要求,电池体积不能太大导致容量也比较小,所以也很有必要从控制功耗入手,提高设备的续行时间。

STM32有专门的电源管理外设监控电源并管理设备的运行模式,确保系统正常运行,并尽量降低器件的功耗。

  • STM32电源管理系统



①备份域
STM32的备份域包括LSE振荡器、RTC(RTC是一个实时时钟,当主系统掉电后,内部RTC专门由一个外部备用电源给它供电,也就是说它有两个供电源,为RTC备份一个电源是确保整个STM32系统的时间是正常运行的)、备份寄存器及备份SRAM这些器件,这部分的电路可以通过STM32的VBAT引脚获取供电电源,在实际应用中一般会使用3V的钮扣电池对该引脚供电。


在图中备份域电路的左侧有一个电源开关结构,它的功能类似图中的双二极管,在它的上方连接了VBAT电源,下方连接了VDD主电源(一般为3.3V,纽扣电池电压为3V),右侧引出到备份域电路中。当VDD主电源存在时,由于VDD电压较高,备份域电路通过VDD供电,当VDD掉电时,备份域电路由钮扣电池通过VBAT供电,保证电路能持续运行,从而可利用它保留关键数据。


②调压器供电电路
在STM32的电源系统中调压器供电的电路是最主要、最核心的部分,调压器为备份域及待机电路以外的所有数字电路供电,其中包括内核、数字外设以及RAM,调压器的输出电压约为1.2V,因而使用调压器供电的这些电路区域被称为1.2V域。整个电路系统想要实现睡眠模式、待机模式等都离不开调压电路。


调压器可控制调节供电电路使系统运行在“运行模式”、“停止模式”以及“待机模式”下:

运行模式:调压器为 1.2 V 域(内核、存储器和数字外设)提供全功率。

停止模式:1.2V域运行在低功耗状态,1.2V区域的所有时钟都被关闭,相应的外设都停止了工作,但它会保留内核寄存器以及SRAM的内容;

待机模式:整个1.2V域都断电,该区域的内核寄存器及SRAM内容都会丢失(备份区域的寄存器及SRAM不受影响)。

③ADC电源电路
为了提高转换精度,STM32的ADC配有独立的电源接口,方便进行单独的滤波。ADC的工作电源使用VDDA引脚输入,使用VSSA作为独立的地连接,VREF引脚则为ADC提供测量使用的参考电压。

  • STM32低功耗模式


很多单片机都有低功耗模式,STM32F4 也不例外 ,运行状态下的 HCLK 为 CPU 提供时钟,内核执行程序代码。当 CPU 不需继续运行时,可以利用多个低功耗模式来节省功耗,例如等待某个外部事件时。STM32F4 按功耗由高到低排列具有运行、睡眠、停止和待机四种工作模式。

上电复位后STM32处于运行状态时,当内核不需要继续运行,就可以选择进入后面的三种低功耗模式降低功耗,这三种模式中,电源消耗不同、唤醒时间不同、唤醒源不同,用户需要根据应用需求,选择最佳的低功耗模式。这三种低功耗模式层层递进,运行的时钟或芯片功能越来越少,因而功耗越来越低。

1.睡眠模式
在睡眠模式中,仅关闭了内核时钟,内核停止运行,但其片上外设,CM4核心的外设以及相关的外设时钟全都还照常运行。

有两种方式进入睡眠模式,它的进入方式决定了从睡眠唤醒的方式,分别是WFI(wait for interrupt,只要有中断就可以唤醒)和WFE(wait for event),即由等待“中断”唤醒和由“事件”唤醒。睡眠模式的各种特性见下表:

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沙发
Bblythe| | 2024-6-21 07:23 | 只看该作者

因此,可以精确铣削电镀半孔并提高工艺可靠性。

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板凳
周半梅| | 2024-6-21 09:19 | 只看该作者

高频变压器磁芯利用率高(与单端电路相比)、电源电压利用率高(与后面要叙述的半桥电路相比)、输出功率大、两管基极均为低电平,驱动电路简单。

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地板
Pulitzer| | 2024-6-21 10:22 | 只看该作者

静态测试是通过使用直流电压表和负载电流计来分别测试电源的输出电压和输出电流

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5
童雨竹| | 2024-6-21 12:18 | 只看该作者

甚至会造成模块电源的损坏

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6
Wordsworth| | 2024-6-21 13:21 | 只看该作者

为了抑制共模干扰

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7
Clyde011| | 2024-6-21 14:24 | 只看该作者

因此以更高的速度使用重型铣削钻头。

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8
公羊子丹| | 2024-6-21 15:17 | 只看该作者

小型电子设备

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9
万图| | 2024-6-21 16:20 | 只看该作者

共模电感有时候又叫共模扼流圈

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10
Uriah| | 2024-6-21 17:23 | 只看该作者

电镀半孔可用于标准和高级PCB设计。

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11
帛灿灿| | 2024-6-21 19:19 | 只看该作者

共模电感对交流电流起着阻碍的作用

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