[技术问答] 待机如何实现零功耗?

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 楼主| phoenixwhite 发表于 2024-12-29 19:26 | 显示全部楼层 |阅读模式

一般MCU的待机功耗完全取决于其本身设计功耗,一般都是uA级,对于绝大多数的应用足够了,但对于一些特殊需要的场合要求待机功耗接近于零,目前只有极少数MCU能做到nA级的睡眠待机电流,但成本极高,这对于成本吃紧的项目来说是一大挑战。那有没有一种既简单低价成本又能实现零功耗的方法呢?当然有啦,要不然你就不会看到这篇文章了。

MCU睡眠功耗uA级

首先,直接上原理图,看着很简单,你没看错就是这么简单。其中Q1 和Q2控制MCU供电,MCU需要用2个IO口来控制,其中一个IO1口用来检测按键,用于唤醒,同时也是功能按键,其通过D1和D2与外围电路隔离不受外围电路影响;另一个IO2口用来唤醒开机后输出高电平控制Q2导通来产生类似自锁的效果;R5位按键上拉电阻,MCU有上拉的可以去掉,Q1和Q2也可以用场效应管替代,注意极性。

  硬件电路图


具体实现过程如下。首先通电时Q1、Q2都截止,MCU断电,此时没有按按键,那整个电路不消耗任何电流;当有按键按下后,Q1基极拉低导通,MCU上电后单片机启动,然后软件控制IO2口输出高电平进而控制Q2导通,Q1基极保持低电平维持导通,相当于形成自锁,此过程一般mS级足够完成(特殊启动的除外)只要按键时间大于MCU启动时间即可,自锁形成后同时也就可以进行按键功能判断操作了;因为有D1和D2的隔离,之后按键的正常功能操作就不受影响了;如果需要关机,软件执行按键操作后控制IO2口输出低电平使Q2截止,然后Q1也截止,MCU断电进入零功耗状态。

关键零件作用:Q1作为MCU供电开关;Q2主要与Q2组合形成自锁电路,D1防止自锁形成后IO1口被强拉到低电平,按键就会失去作用;D2主要是用来防止MCU断电后,5V电压通过Q1 的BE节 R2 D1流到MCU内部造成功耗甚至是工作。

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Stahan 发表于 2024-12-29 21:44 来自手机 | 显示全部楼层
原理图没看到啊
花开了相爱吧 发表于 2025-9-15 16:43 | 显示全部楼层
严格来说,单片机待机模式无法实现绝对零功耗,只能趋近于零。实现低功耗需关闭核心时钟、禁用非必要外设,仅保留唤醒源(如外部中断、RTC)电路供电;采用低漏电流器件,优化电源管理单元,搭配外部低压差稳压器;部分还通过切断 RAM 供电(需先存关键数据至非易失存储)进一步降耗,使待机电流降至微安甚至纳安级,近似 “零功耗”。
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