低功耗控制電路和程序思路設(shè)計(jì)總結(jié)

　　一：首先了解芯片的內(nèi)部功耗

　　開發(fā)一個(gè)手持設(shè)備，有一個(gè)設(shè)計(jì)重點(diǎn)問(wèn)題是必須要重視和解決的。那就是在待機(jī)狀態(tài)下如何做到最省電，即在待機(jī)狀態(tài)下如何做到盡可能的低功耗，比如用芯唐科技的Cortex-M0內(nèi)核的NUC100做手持電臺(tái)的開發(fā)，那么

　　1、首先要了解的就是該芯片在深度休眠或睡眠模式下功耗是多少（即該模式下的工作電流時(shí)多大，注一般的芯片都是uA級(jí)別的）。

　　通過(guò)查看NUC100芯片資料（在每個(gè)芯片手冊(cè)電氣特性或DC電氣特性一節(jié)會(huì)有說(shuō)明）了解到該芯片的工作最大電流（即最大功耗）和深度休眠模式下的最低功耗 （最低功耗有Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4，表示NUC100內(nèi)部的模塊工作需要外部提供四個(gè)VDD接口，計(jì)算功耗時(shí)要把他們累加起來(lái)，這里給出了每個(gè)VDD接口的休眠模式下最低功耗值，當(dāng)然如果芯片可以關(guān)閉某個(gè)模塊的對(duì)應(yīng)的VDD，那就可以降低更多不必要的功耗了）

　　2、首先要了解的就是該芯片在深度休眠或睡眠模式下功耗是多少（即該模式下的工作電流時(shí)多大，注一般的芯片都是uA級(jí)別的）。

　　通過(guò)查看NUC100芯片資料（在每個(gè)芯片手冊(cè)電氣特性或DC電氣特性一節(jié)會(huì)有說(shuō)明）了解到該芯片的工作最大電流（即最大功耗）和深度休眠模式下的最低功耗 （最低功耗有Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4，開始理解是：表示NUC100內(nèi)部的模塊工作需要外部提供四個(gè)VDD接口，計(jì)算功耗時(shí)要把他們累加起來(lái)，這里給出了每個(gè)VDD接口的休眠模式下最低功耗值，當(dāng)然如果芯片可以關(guān)閉某個(gè)模塊的對(duì)應(yīng)的VDD，那就可以降低更多不必要的功耗了，其實(shí)不是這樣的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4分別代表4種情況下測(cè)得的功耗電流，后來(lái)也芯片廠商客服也確認(rèn)過(guò)，他們說(shuō)NUC100在深度休眠的情況下可以做到25uA以下。）

　　二：電路供電系統(tǒng)的功耗分析

　　下圖是7R手臺(tái)控制電路（用2個(gè)端口做開關(guān)機(jī)判斷處理，按鍵開關(guān)機(jī)時(shí)波形圖（開/關(guān)機(jī)波形一樣））

　　上圖的工作原理是這樣的：

　　當(dāng)POWER_KEY按下不，TP1點(diǎn)就持續(xù)高電平（下面示波器波形圖的下面一個(gè)通道的波形圖），

　　由于C1兩端電平不能突變，所以C1在POWER_KEY按下瞬間其兩端都是高電平（其實(shí)C1起到加速作用），這樣三極管Q1的由于基極出現(xiàn)高電平會(huì)瞬間導(dǎo)通，然后，TP2點(diǎn)出現(xiàn)低電平，然后C1會(huì)通過(guò)Q1的基--Q1發(fā)射--R1--C1構(gòu)成一個(gè)回路進(jìn)行放電（整個(gè)過(guò)程波形如同下圖示波器截圖的上面那個(gè)通道波形：開始出現(xiàn)2ms低電平，后來(lái)按照指數(shù)形式放電，Q1就從導(dǎo)通，然后慢慢截止，最后TP2的電平穩(wěn)定為高電平），注意C2電容的容量相比C1很小，0.1u=100000p，估計(jì)C2在此電路的作用就是濾除高頻成分的目的。

　?。ㄟ@里容易糊涂：C1不能突變，POWER_KEY按下瞬間C1兩端不能突變，可是C2兩端也不能突變，所以C2兩端都是低電平，那C1和C2的交點(diǎn)電壓就打架了？，因?yàn)镃2電容量相比C1的電容量很小，幾乎對(duì)C1不會(huì)產(chǎn)生影響，當(dāng)然如果C1和C2都是0.1uf，這POWER_KEY1導(dǎo)通瞬間，由于C1 C2兩端電壓都不能突變，則他們的交點(diǎn)電壓應(yīng)該是2.5V）

　?。娙菹嚓P(guān)理解：［深入理解電容的工作特性總結(jié)］ ）

　　下面用一個(gè)端口實(shí)現(xiàn)的開關(guān)機(jī)功能（因?yàn)镮NT0和PB14功能可以做程序中作改變）：

　　程序控制流程稍好加上：

　　》》》

　　一：首先了解芯片的內(nèi)部功耗

　　開發(fā)一個(gè)手持設(shè)備，有一個(gè)設(shè)計(jì)重點(diǎn)問(wèn)題是必須要重視和解決的。那就是在待機(jī)狀態(tài)下如何做到最省電，即在待機(jī)狀態(tài)下如何做到盡可能的低功耗，比如用芯唐科技的Cortex-M0內(nèi)核的NUC100做手持電臺(tái)的開發(fā)，那么

　　1、首先要了解的就是該芯片在深度休眠或睡眠模式下功耗是多少（即該模式下的工作電流時(shí)多大，注一般的芯片都是uA級(jí)別的）。

　　通過(guò)查看NUC100芯片資料（在每個(gè)芯片手冊(cè)電氣特性或DC電氣特性一節(jié)會(huì)有說(shuō)明）了解到該芯片的工作最大電流（即最大功耗）和深度休眠模式下的最低功耗 （最低功耗有Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4，表示NUC100內(nèi)部的模塊工作需要外部提供四個(gè)VDD接口，計(jì)算功耗時(shí)要把他們累加起來(lái)，這里給出了每個(gè)VDD接口的休眠模式下最低功耗值，當(dāng)然如果芯片可以關(guān)閉某個(gè)模塊的對(duì)應(yīng)的VDD，那就可以降低更多不必要的功耗了）

　　2、首先要了解的就是該芯片在深度休眠或睡眠模式下功耗是多少（即該模式下的工作電流時(shí)多大，注一般的芯片都是uA級(jí)別的）。

　　通過(guò)查看NUC100芯片資料（在每個(gè)芯片手冊(cè)電氣特性或DC電氣特性一節(jié)會(huì)有說(shuō)明）了解到該芯片的工作最大電流（即最大功耗）和深度休眠模式下的最低功耗 （最低功耗有Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4，開始理解是：表示NUC100內(nèi)部的模塊工作需要外部提供四個(gè)VDD接口，計(jì)算功耗時(shí)要把他們累加起來(lái)，這里給出了每個(gè)VDD接口的休眠模式下最低功耗值，當(dāng)然如果芯片可以關(guān)閉某個(gè)模塊的對(duì)應(yīng)的VDD，那就可以降低更多不必要的功耗了，其實(shí)不是這樣的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4分別代表4種情況下測(cè)得的功耗電流，后來(lái)也芯片廠商客服也確認(rèn)過(guò)，他們說(shuō)NUC100在深度休眠的情況下可以做到25uA以下。）

　　二：電路供電系統(tǒng)的功耗分析

　　下圖是7R手臺(tái)控制電路（用2個(gè)端口做開關(guān)機(jī)判斷處理，按鍵開關(guān)機(jī)時(shí)波形圖（開/關(guān)機(jī)波形一樣））

　　上圖的工作原理是這樣的：

　　當(dāng)POWER_KEY按下不，TP1點(diǎn)就持續(xù)高電平（下面示波器波形圖的下面一個(gè)通道的波形圖），

　　由于C1兩端電平不能突變，所以C1在POWER_KEY按下瞬間其兩端都是高電平（其實(shí)C1起到加速作用），這樣三極管Q1的由于基極出現(xiàn)高電平會(huì)瞬間導(dǎo)通，然后，TP2點(diǎn)出現(xiàn)低電平，然后C1會(huì)通過(guò)Q1的基--Q1發(fā)射--R1--C1構(gòu)成一個(gè)回路進(jìn)行放電（整個(gè)過(guò)程波形如同下圖示波器截圖的上面那個(gè)通道波形：開始出現(xiàn)2ms低電平，后來(lái)按照指數(shù)形式放電，Q1就從導(dǎo)通，然后慢慢截止，最后TP2的電平穩(wěn)定為高電平），注意C2電容的容量相比C1很小，0.1u=100000p，估計(jì)C2在此電路的作用就是濾除高頻成分的目的。

　?。ㄟ@里容易糊涂：C1不能突變，POWER_KEY按下瞬間C1兩端不能突變，可是C2兩端也不能突變，所以C2兩端都是低電平，那C1和C2的交點(diǎn)電壓就打架了？，因?yàn)镃2電容量相比C1的電容量很小，幾乎對(duì)C1不會(huì)產(chǎn)生影響，當(dāng)然如果C1和C2都是0.1uf，這POWER_KEY1導(dǎo)通瞬間，由于C1 C2兩端電壓都不能突變，則他們的交點(diǎn)電壓應(yīng)該是2.5V）

　?。娙菹嚓P(guān)理解：［深入理解電容的工作特性總結(jié)］ ）

　　下面用一個(gè)端口實(shí)現(xiàn)的開關(guān)機(jī)功能（因?yàn)镮NT0和PB14功能可以做程序中作改變）：

　　程序控制流程稍好加上：

　　》》》

　　當(dāng)在待機(jī)情況下要求極低功耗時(shí)的電路

　　低功耗設(shè)計(jì)問(wèn)題：如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)MCU系統(tǒng)在待機(jī)狀態(tài)下0uA的低功耗？（在待機(jī)模式下不能工作。如何通過(guò)長(zhǎng)按按鍵開啟系統(tǒng)，并能夠在釋放按鍵后系統(tǒng)也能正常工作？）

　　分析：

　　根據(jù)系統(tǒng)功耗要求，MCU在待機(jī)模式下不能工作。如何通過(guò)長(zhǎng)按按鍵開啟系統(tǒng)，并能夠在釋放按鍵后系統(tǒng)也能正常工作？然后在開機(jī)后，再次長(zhǎng)按按鍵后又可以進(jìn)入0uA的超低功耗下面待機(jī)。

　　解決：

　　系統(tǒng)在待機(jī)狀態(tài)（關(guān)機(jī)）時(shí)，當(dāng)POWER_KEY1按鍵被長(zhǎng)按。Q2導(dǎo)通，電池輸入電壓的高電平信號(hào)直接供到MCU芯片電源端，然后MCU一