【分享】+如何进行低功耗硬件电路设计

地瓜patch · 发表于 2013-12-26 22:48

本帖最后由 dirtwillfly 于 2014-2-6 13:19 编辑

如何进行低功耗硬件电路设计

by 灰小子（dirtwillfly）

说到如何低功耗设计，大家肯定第一时间想到MSP430。是的，msp430的特长就是进行低功耗。使用这片芯片，能使得产品的大脑——微控制器的功耗更低。然后哪？然后，有的同学说就没有了。也有的同学会说，要在不进行处理事情的时候进入低功耗状态，在需要处理事情的时候唤醒msp430。
但是，进行这样的处理就能得到低功耗的产品或设计了吗？
前段时间，看到一个网友在论坛问，为什么我使用了msp430进行设计，不操作时也进入了低功耗状态，功耗怎么还那么高啊？让我实在不无语。
一个产品的低功耗设计，并不仅仅只是采用一个低功耗的MCU就能解决的问题。产品的低功耗，不久取决于MCU的低功耗，也取决于低功耗的外围硬件电路。
一、低功耗系统的电源电路
在常见的开发板中，广泛采用了78XX、LM1117等系列三端稳压器，但这些稳压芯片却并不适合进行低功耗产品设计。低功耗设计若要进行稳压电路设计，必须采用低功耗的LDO，如TI的TPS797系列，自身功耗仅1.2uA。
对于采用1.5V电池供电的产品，就要采用低功耗的升压电路。如TI的TPS6030X采用电荷泵结构，增加几个外接电容能够在0.9~1.8V输入电压范围内保证3V或3.3V稳压输出，自身功耗只有65uA。并且带有开关脚EN，EN接低电平时输出关闭，功耗下降到1uA以下。
对于在电池不同的电压时，分别要进行升压或者降压的电路，可以使用低功耗的升降压稳压电路，如TI的TPS630，可以在1.8V~5.5V电压范围内，稳定地输出3.3V电压。当然，这种电路比低功耗LDO的功耗要略高，它静态功耗为30~50uA。
另外，当产品不需要一直待机时，可以采用受程序控制进行断电的电源开关电路。让产品在不使用时自动断电，从而功耗更低。
二、外部电路的电源管理
采用带关断功能的器件。对于不需要一直工作的当外围器件，当不工作时，尽量关断该部分电源，以达到更低的功耗。对某些没有关断管脚的电路，可以采用MOS管、CMOS驱动器等电路实现电源开关，对局部的电路进行电源管理。
当然，如果能采用零功耗的外围电路就是更理想的了。
三、避免IO口漏电流
当外围电路没有电源时，IO口仍然可能会是潜在的电源输出。所以当外围电路断电后，IO状态应设置为输入状态或者输出低电平状态，避免漏电流。
四、低功耗的信号调理电路
对于各种传感器，大量信号调理电路被采用。而非常多的经典的信号调理电路却并没有考虑功耗问题。对于低功耗产品设计，应该采用低功耗的信号调理电路。比如采用低功耗运放，TLV2241等每运放功耗仅1uA。低功耗的同向放大器或反向放大器，低功耗的I/V变换电路，低功耗的仪表放大器等等

（转帖请注明转自https://bbs.21ic.com/icview-665830-1-1.html）

发表于 2013-12-26 22:51

先写这么多吧，明天再补充补充。期待那个工具大奖

发表于 2013-12-27 00:12

在常见的开发板中，广泛采用了78XX、LM1117等系列三端稳压器，但这些稳压芯片却并不适合进行低功耗产品设计。低功耗设计若要进行稳压电路设计，必须采用低功耗的LDO，如TI的TPS797系列，自身功耗仅1.2uA。

发表于 2013-12-27 00:12

对于采用1.5V电池供电的产品，就要采用低功耗的升压电路。如TI的TPS6030X采用电荷泵结构，增加几个外接电容能够在0.9~1.8V输入电压范围内保证3V或3.3V稳压输出，自身功耗只有65uA。并且带有开关脚EN，EN接低电平时输出关闭，功耗下降到1uA以下。

发表于 2013-12-27 00:14

对于在电池不同的电压时，分别要进行升压或者降压的电路，可以使用低功耗的升降压稳压电路，如TI的TPS630，可以在1.8V~5.5V电压范围内，稳定地输出3.3V电压。当然，这种电路比低功耗LDO的功耗要略高，它静态功耗为30~50uA。

发表于 2013-12-27 00:14

对于不需要一直工作的当外围器件，当不工作时，尽量关断该部分电源，以达到更低的功耗。

发表于 2013-12-27 00:15

外围电路断电后，IO状态应设置为输入状态或者输出低电平状态，避免漏电流。

发表于 2013-12-27 00:15

非常好的经验分享的啊，谢谢楼主了，上边这些非常重要的，我都记下的啦

发表于 2013-12-27 08:34

学习了。

发表于 2013-12-27 08:57

发表于 2013-12-27 10:14

斑竹不要跟我们抢啊

发表于 2013-12-27 11:30

firstblood 发表于 2013-12-27 00:15
非常好的经验分享的啊，谢谢楼主了，上边这些非常重要的，我都记下的啦

只要有用就好，我就没白写:lol

发表于 2013-12-27 13:53

胡斯哲发表于 2013-12-27 10:14
斑竹不要跟我们抢啊

机会面前，人人平等:lol

发表于 2013-12-27 15:34

学习了！！谢谢，期待继续。

发表于 2013-12-27 16:04

相当好，谢谢分享。。。。

发表于 2013-12-27 17:05

相当棒！超级赞！

发表于 2013-12-27 18:20

有用。

发表于 2013-12-27 23:51

支持版主的。

发表于 2013-12-28 08:04

gaochy1126 发表于 2013-12-27 23:51
支持版主的。

:lol:handshake谢谢支持

发表于 2013-12-28 08:36

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