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如何实现μA级超低功耗?

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mollylawrence|  楼主 | 2025-5-23 11:19 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
例如,一个系统在深度睡眠模式下可能仅消耗0.5μA,在测量时消耗200μA。这种低功耗对于电池供电设备至关重要。

睡眠模式是微控制器降低功耗的核心机制,允许系统在非活动时进入低功耗状态。通过优化睡眠模式,可实现μA级功耗。

微控制器通常提供多种睡眠模式:

轻度睡眠:CPU暂停,外设和内存保持活动,唤醒时间极短(微秒级)。
深度睡眠:CPU和大部分外设关闭,部分外设可保持活动,唤醒时间较长(毫秒级)。
休眠:系统完全关闭,仅保留少量内存状态,唤醒需重新初始化(秒级)。
例如,单片机在深度睡眠模式下功耗低至0.14μA。

可以通过以下方向优化功耗:

关闭未使用电路块的电源,减少漏电流。需考虑唤醒时间和待机漏电流。例如,关闭未用的ADC模块可节省数十μA。
停止未使用电路的时钟信号,降低动态功耗。现代微控制器自动支持时钟门控,软件也可手动控制。
根据工作负载调整CPU电压和频率。例如,低负载时降低频率至8MHz,电压至1.8V。
实时监测芯片性能和温度,动态调整电压,相比DVFS可节省约55%功耗(AVS技术)。
使用定时器或传感器中断唤醒系统。例如,RTC定时器每10分钟唤醒系统进行测量。

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沙发
daichaodai| | 2025-5-26 19:42 | 只看该作者
低功耗设计不能只谈MCU,整个硬件电路实现低功耗才是真的低功耗。

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板凳
probedog| | 2025-5-27 11:25 | 只看该作者
尤其在电池供电或能量采集场景中。

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地板
probedog| | 2025-5-27 11:25 | 只看该作者
实现μA级超低功耗需要硬件、软件和系统设计的协同优化。通过选择低功耗器件、优化任务调度、控制漏电和动态管理功耗,可以显著降低系统功耗。

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5
lix1yr| | 2025-6-17 12:36 | 只看该作者
选择低功耗组件:在硬件设计阶段,选择低功耗的微控制器、传感器、通信模块和电源管理单元,以减少电流消耗。例如,HC32F002系列微控制器在深度休眠模式下功耗可低至5μA @ 3V,适合需要长时间独立运行或使用电池供电的设备。

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6
q1ngt12| | 2025-6-17 14:02 | 只看该作者
设计高效的电源管理单元,采用开关电源电路、稳压和降压电路,以最大程度地减少能源浪费。

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7
y1n9an| | 2025-6-17 15:08 | 只看该作者
在设备不活动时,将设备置于睡眠或深度休眠模式,以减少能源消耗。只有在需要时唤醒设备。

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8
su1yirg| | 2025-6-17 16:13 | 只看该作者
HC32F002系列微控制器支持多种低功耗模式,包括深度休眠模式,在该模式下所有时钟关闭,上电复位有效,IO状态保持,IO中断有效,所有寄存器、RAM和CPU数据保存状态,功耗极低。

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9
q1d0mnx| | 2025-6-17 17:30 | 只看该作者
编写高效的软件代码,减少CPU的使用率,避免轮询和忙等待,采用中断和事件驱动的方式来降低功耗。

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10
kaif2n9j| | 2025-6-17 20:21 | 只看该作者
减少循环次数和避免深层嵌套的条件语句,使用固定点代替浮点运算等。

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11
liu96jp| | 2025-6-18 08:20 | 只看该作者
根据嵌入式设备的当前运行状态,动态调整功耗模式可以大幅降低功耗。

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12
g0d5xs| | 2025-6-18 09:35 | 只看该作者
在设备不活动时切换到深度休眠模式,而在需要时切换到正常运行模式。

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13
cen9ce| | 2025-6-18 11:05 | 只看该作者
关闭未使用的电路块,在设备不活动时,关闭未使用的电路块的电源,减少漏电流。例如,关闭未用的ADC模块可节省数十μA的功耗

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14
zhizia4f| | 2025-6-18 12:51 | 只看该作者
停止未使用电路的时钟信号,降低动态功耗。现代微控制器通常支持时钟门控,软件也可手动控制。

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15
9dome猫| | 2025-6-30 16:40 | 只看该作者
不同睡眠模式的功耗、唤醒时间及保留功能差异显

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