Apẹẹrẹ agbara ni yoo pinnu boya ọja rẹ yoo yege ninu oko naa. Agbara batiri, opin ooru, ariwo oju irin, ati iye owo iṣelọpọ gbogbo wọn pada si awọn yiyan ipele igbimọ diẹ. O maa n padanu agbara ni awọn ibi ti awọn onimọ-ẹrọ ko foju si: ẹrọ iṣakoso ti n jo, apa osi ti o ni aago, orisun ji ti o n jo nigbagbogbo.
Àtúnṣe náà gbòòrò sí àwọn ohun èlò bíi silicon, ìṣètò páálí, àti firmware. Kò sí ërún kan ṣoṣo tó lè yanjú rẹ̀. O nílò ìṣàkóso mcu lórí gbogbo àwọn ìpele mẹ́ta.
Ẹ̀rọ microcontroller tí agbára rẹ̀ kéré jẹ́ ẹ̀rọ tí a yàn fún ìṣàn omi tí kò pọ̀ ní àkókò oorun àti àwọn ipò tí ń ṣiṣẹ́. Ìṣàkóso agbára ni àṣà ìpèsè àti aago láti bá ìbéèrè gidi mu.
Awọn Iparo bọtini
Ṣe ìwọ̀n agbára tí o ń lò lórí pátákó tìrẹ ní àkọ́kọ́. Wá apá tí ó ń lo agbára jùlọ kí o sì tún un ṣe kí o tó ṣe ohunkóhun mìíràn.
Lo àwọn ọ̀nà oorun kí o sì pa àwọn ẹ̀rọ tí o kò nílò. Jẹ́ kí CPU náà sùn tó bó ṣe lè ṣe tó láti fi agbára pamọ́.
Yan ìlànà tó tọ́ fún gbogbo ẹ̀rọ amúlétutù. Lo àwọn ẹ̀rọ amúlétutù DC-DC fún àwọn ìfàsẹ́yìn fólẹ́ẹ̀tì ńlá àti LDO fún àwọn ẹ̀yà tó ní ìpalára sí ariwo.
Yan MCU kan nípa wíwo àkókò ìjìnlẹ̀ àti ìjí rẹ̀. So àwọn ẹ̀yà ara rẹ̀ pọ̀ mọ́ àkókò iṣẹ́ tí o ń lò ní gidi.
Ṣe àwòrán pákó rẹ pẹ̀lú ìṣètò tó dára àti ìṣàkóso ooru . Jẹ́ kí àwọn àmì kírísítà kúrú kí o sì lo àwọn ìpele ilẹ̀ tí kò ní ìfọ́.
Kí ni ó ń mú kí Microcontroller tí ó ní agbára kékeré wà?
Ṣíṣàlàyé àwọn MCU alágbára kékeré
A ṣe àgbékalẹ̀ microcontroller tí agbára rẹ̀ kéré láti lo agbára díẹ̀ ní gbogbo ipò, kìí ṣe nígbà tí CPU bá ń ṣiṣẹ́ nìkan. Àmì náà nìkan kò túmọ̀ sí púpọ̀. Ó yẹ kí o ṣe ìdájọ́ MCU tí agbára rẹ̀ kéré nípa ohun tí ó dúró ní ipò kọ̀ọ̀kan àti ohun tí ó gba láti fi ipò náà sílẹ̀.
Àwọn ọ̀nà oorun ló máa ń darí ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìwà yẹn. Àkàbà tó wọ́pọ̀ rí báyìí:
Oorun: CPU àti ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ẹ̀rọ ìgbàlódé máa ń pa, ṣùgbọ́n àwọn ìforúkọsílẹ̀ àti ìrántí máa ń wà ní ìpamọ́, àti ìdádúró láti òde tàbí àtúntò àwọn olùṣọ́ máa ń jí ẹ̀rọ náà.
Idle: aago CPU duro, ṣugbọn awọn ẹya ara ẹrọ n ṣiṣẹ, nitorinaa apakan naa tun n dahun si awọn iṣẹlẹ.
Orun jíjinlẹ̀: ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn àyíká inú ni a máa ń pa, àwọn olùṣọ́ àti ìwádìí ìṣẹ̀lẹ̀ òde nìkan ló sì máa ń ṣiṣẹ́.
Àwọn ẹ̀rọ ìṣàkóso kékeré kan máa ń fi àwọn ètò olùṣàkóso tí olùlò lè yàn kún un nígbà tí wọ́n bá ń sùn. Ètò agbára tó lọ sílẹ̀ túmọ̀ sí àkókò jíjí tó gùn jù. Ẹ̀rọ ìṣiṣẹ́ Peripheral Module Disable ń jẹ́ kí o pa àwọn búlọ́ọ̀kì tí a kò lò láti fi pamọ́ sí i.
Àwọn Ànímọ́ Pàtàkì láti Ṣàyẹ̀wò
Fi àwọn ohun èlò ìṣàkóṣo agbára kékeré wé ara wọn nípa lílo agbára tí a wọ̀n, kìí ṣe nípa orúkọ ipò. Àkókò tí a lè lò pẹ̀lú RTC tí ń ṣiṣẹ́ lè wà nítòsí 0.3 µA, àti pé àwọn àpótí ìdádúró kan dé 0.1 µA. Ipò SLEEP nínú ẹ̀rọ ààbò tún lè gba 0.1 µA, tàbí 0.2 µA pẹ̀lú RTC tí ń ṣiṣẹ́.
ọkọọkan | Ohun ti o sọ fun ọ |
|---|---|
Agbara ti nṣiṣe lọwọ | Ìsinsìnyí fún MHz nígbàtí CPU bá ń ṣiṣẹ́ |
Imurasilẹ imurasilẹ | Jíjò nígbà tí gbogbo ẹ̀rọ náà bá pa |
Akoko ji dide | Ìdádúró aago àti ìdádúró rampu ìlànà |
Iye owo idaduro | SRAM wà láàyè nígbà tí ó ń sùn |
Agbára fún ìjíjí kọ̀ọ̀kan ṣe pàtàkì bí agbára oorun ṣe ṣe pàtàkì. Ìdúró analog le gba milise-aaya. Jíjò ń mú kí agbára bátìrì pọ̀ sí i, ó sì máa ń pọ̀ sí i ní ìlọ́po méjì ní gbogbo ìbísí 10°C, nítorí náà, ṣàyẹ̀wò gbogbo jíjí ètò ní àsìkò otútù rẹ. Fún àfiwé tó tọ́ láàárín àwọn olùtajà, lo ULPMark-CP fún agbára oorun jíjìn àti ULPMark-PP fún ipa ẹ̀gbẹ́. Yan MCU tí agbára rẹ̀ kéré tí àwọn orísun jíjí àti ìdúró rẹ̀ bá àkókò iṣẹ́ rẹ mu.
Awọn ipilẹ Lilo Agbara
Agbára Ìyípadà àti Agbára Adúró
Agbára ìyípadà ni agbára tí a ń lò nígbà tí àwọn àmì bá yípadà. Etí aago kọ̀ọ̀kan ń gba agbára àti tú agbára jáde nínú àwọn ẹnubodè àti wáyà. Agbára ìyípadà ń lọ sókè pẹ̀lú agbára ìyípadà, pẹ̀lú fólítì ìpèsè onígun mẹ́rin, àti pẹ̀lú ìgbìyànjú. O ń ṣàkóso gbogbo àwọn mẹ́tẹ̀ẹ̀ta nípa ṣíṣètò ìwọ̀n aago, fólítì ojú irin, àti iye tí ó wà nínú ṣẹ́ẹ̀tì náà tí ó ń ṣiṣẹ́.
Agbára àìdúró ni agbára tí ó ń ṣàn nígbà tí ohunkóhun kò bá yípadà. Ó wá láti inú jíjó nínú gbogbo transistor lórí kúù. Apá yìí ti lílo agbára kò sinmi lórí iyára aago rẹ. Ó ń ṣàn níwọ̀n ìgbà tí irin náà bá ti dúró, nítorí náà ó ń ṣètò agbára ìdúró tó kéré jùlọ fún èyíkéyìí microcontroller.
Ìwọ̀n Ìgbohùngbà, Fóltéèjì, àti Jíjò
Ìwọ̀n jíjò sinmi lórí ìlànà àti lórí ìpíndọ́gba fóltéèjì ìpèsè sí fóltéèjì. Iṣẹ́ àmì kò kó ipa kankan. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ nǹkan ló ń ṣètò iye náà:
Jíjì omi ìsàlẹ̀ sinmi lórí fólítì orísun ẹnu ọ̀nà àti fólítì orísun ìsàlẹ̀.
Ìpíndọ́gba ìwọ̀n-sí-gígùn àti àwọn pàrámítà ìlànà transistor ṣeto ìpele pípé.
Gbígbé fóltéèjì ààlà sókè tàbí dídín fóltéèjì ìpèsè kù ń dín jíjí, ṣùgbọ́n ó ń náni ní iyàrá ìyípadà.
Jíjò omi ń pọ̀ sí i pẹ̀lú ooru, nítorí náà àwọn igun gbígbóná lè borí ìnáwó rẹ tó burú jùlọ.
Nínú àwọn nódù tó ti lọ síwájú, jíjí omi jẹ́ nǹkan bí 40-60% ti pípadánù agbára. Àwọn dielectric gate dielectrics àti body biasing ń ran lọ́wọ́ láti tì í sí ìsàlẹ̀ 100 pA/µm.
Àwọn nódù tó ti ní ìlọsíwájú bíi 22nm FD-SOI ń ṣe àtìlẹ́yìn fún iṣẹ́ abẹ́ ilẹ̀, ṣùgbọ́n iṣẹ́ abẹ́ ilẹ̀ ń jẹ́ kí ërún náà ní ìmọ̀lára sí àwọn ìyípadà iwọ̀n otútù, nítorí náà, ó yẹ kí a ṣàyẹ̀wò iṣẹ́ láti -40°C sí 85°C.
Fún MCU alágbára kékeré, kọ́kọ́ ṣe ìwọ̀n ìgbàlódé, lẹ́yìn náà folti. Ṣàyẹ̀wò agbára mcu ní àkókò iṣẹ́ gidi rẹ, kìí ṣe ní àkókò tí ó ga jùlọ. Wọ́n ìwọ̀n agbára ní ipò oorun kọ̀ọ̀kan lórí pátákó tìrẹ. MCU alágbára kékeré pẹ̀lú àwọn nọ́mbà jíjí tó dára ṣì ń ṣòfò agbára tí firmware rẹ kò bá jẹ́ kí ó sùn.
Ilé MCU Agbára Kekere
Àwọn Ìgbésẹ̀ Orun, Ẹnubodè Aago, àti Àwọn Àgbègbè Agbára
Àwọn ọ̀nà oorun máa ń ṣètò ibi tó kéré jùlọ fún ìnáwó agbára rẹ. Ìfàmọ́ra lọ́wọ́lọ́wọ́ sábà máa ń dínkù púpọ̀ bí o ṣe ń sọ̀kalẹ̀ lọ sí ìsàlẹ̀ àtẹ̀gùn. Orun jẹ́ nǹkan bí 2–5 mA, ìdádúró jẹ́ nǹkan bí 20–100 µA, àti ìdádúró jẹ́ nǹkan bí 1–5 µA. Àwọn orísun jíjí rẹ ni ó ń pinnu ìgbà tí o máa ń padà sókè. Àwọn ẹ̀gbẹ́ GPIO, RTC, atọ́ka afọwọ́ṣe, àti ààlà ADC gbogbo wọn ló lè jí ìkọ́ náà. Yan ìkọ́ tó lọ́ra jùlọ tí ohun èlò rẹ lè mú.
Gígé aago máa ń dá aago dúró sí àwọn bulọ́ọ̀kì tí kò ṣiṣẹ́, àti pípín agbára-àgbègbè ìpín-agbára máa ń dín ìpèsè kù láti gbogbo agbègbè díìsì náà. Àwọn domain ìpele ërún wọ̀nyí bá àwọn board rail mu. Domain tí o kò bá lò rárá kò gbọdọ̀ gba fóltéèjì rárá. Máàpù yẹn ni kókó ìṣàkóso agbára microcontroller.
Firmware yẹ kí ó kọ́kọ́ dín ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ kù, lẹ́yìn náà folti, nígbà tí a bá ń wọ̀n ọ́n. Ìwọ̀n ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ jẹ́ lẹ́sẹ̀kẹsẹ̀ àti láìléwu. Ìwọ̀n foltifẹ́ẹ̀ nílò olùṣàkóso tí ó dúró ṣinṣin àti ìdádúró ìdúró. Lo ìlànà yìí nínú gbogbo ètò mcu tí ó ní agbára kékeré tí o ń kọ́.
Àwọn Aago, ADC, àti Àwọn Ayípadà DC-DC Lórí-Chip
Ìṣètò microcontroller tí agbára rẹ̀ kéré sinmi lórí àwọn ẹ̀rọ tí ń ṣiṣẹ́ láìsí CPU. Microcontroller tí agbára rẹ̀ kéré pẹ̀lú aago tí agbára rẹ̀ kéré lè jí ní àkókò gígùn kí ó sì jẹ́ kí mojuto náà dúró nínú oorun jíjìn. ADC ń ran lọ́wọ́ nígbà tí ó bá fiwé pẹ̀lú ààlà nínú ohun èlò. mojuto náà yóò jí ní ìṣẹ̀lẹ̀ gidi kan. Èyí yóò dín àkókò tí ń ṣiṣẹ́ kù, yóò sì mú kí agbára mcu pọ̀ sí i ní ìpele ètò náà.
Ẹ̀rọ ìyípadà DC-DC lórí chip máa ń yí ìyípadà padà. Ó máa ń mú kí iṣẹ́ ṣiṣẹ́ dáadáa ní gbogbo ibi tí a bá ti ń wọlé, ó sì máa ń dín ooru kù. MCU alágbára kékeré pẹ̀lú ẹ̀rọ ìyípadà tí a ti ṣe àfikún sábà máa ń borí irin tí ó dá lórí LDO nínú ìṣàn oorun jíjìn. Ṣàyẹ̀wò ìṣàn iyipada tí ó dákẹ́ kí o tó ṣe é. MCU agbára kékeré dára bí ìpèsè rẹ̀.
Ṣe MCU gẹ́gẹ́ bí àárín gbùngbùn ìṣàkóso agbára microcontroller. Fi gbogbo ẹ̀rọ ìdènà sí ẹ̀rọ ìdènà tí ó bá béèrè fún un. Wọ́n ìwọ̀n oorun ní gbogbo ọ̀nà lórí pátákó tìrẹ. Ìṣètò MCU tí ó ní agbára kékeré san ẹ̀san fún ẹ̀ka yìí. MCU tí ó ní agbára kékeré tí kò sùn rí máa ń fi silicon rẹ̀ ṣòfò. Orun jíjinlẹ̀ jẹ́ ìpinnu firmware, kì í ṣe iṣẹ́ ìwé àkọsílẹ̀. Orun jíjinlẹ̀ sinmi lórí ohun tí o fi sílẹ̀ tí ó ṣiṣẹ́. Orun jíjinlẹ̀ máa ń san án padà nígbà tí gbogbo ìdènà tí a kò lò bá pa.
Idi ti Agbara Ṣe Pataki fun Awọn Ẹrọ IoT ati Batiri
Ìnáwó fún Ìgbésí Ayé Bátìrì àti Ìnáwó Agbára
Ẹ̀rọ tí ó ń lo bátìrì da lórí iye owó agbára rẹ̀ láti máa ṣiṣẹ́. O bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú milliamp-hours nínú sẹ́ẹ̀lì náà, o sì pín wọn sí gbogbo iṣẹ́ tí ọjà náà ń ṣe. Ìṣàn oorun, agbára jíjí, ìbúgbàù rédíò, àti sensọ tí ó ń gbé gbogbo wọn láti inú adágún kan náà. Ẹ̀rù kan tí o fojú fo lè gba gbogbo iye náà.
Kọ isuna naa lati inu awọn nọmba ti a ti wọn, kii ṣe awọn iṣiro. Ṣe afihan fifa agbara ti ipinlẹ kọọkan lori igbimọ tirẹ. Lẹhinna ṣe isodipupo agbara ipinlẹ kọọkan nipasẹ akoko ti ẹrọ naa lo nibẹ. Iye naa fihan igbesi aye batiri gidi fun ọ. Ti abajade ba kuru, wa ọrọ ti o tobi julọ ni akọkọ. Pupọ julọ awọn apẹrẹ padanu agbara diẹ sii si awọn ẹya ẹrọ ti ko ṣiṣẹ ju si kọnputa ti nṣiṣe lọwọ lọ.
Gbona ati Gbẹkẹle riro
Agbara itanna ninu awọn semiconductors mu ki ooru wa ni ibamu pẹlu sisan lọwọlọwọ ati igbohunsafẹfẹ iyipada. Awọn iyara aago giga ati isopọpọ ti o nipọn jẹ ki eyi buru si. Iwọn otutu idapọ ni paramita ti o ṣe pataki. Awọn ẹrọ silikoni ni a maa n ṣe ayẹwo fun awọn iwọn otutu idapọ ti o pọju ti 85°C si 150°C da lori ipele. Lílọ kọja awọn opin wọnyẹn mu ki ogbo dagba nipasẹ iṣipopada elekitironiki, wahala gigun ooru, ati ibajẹ irin.
Agbara ooru ti o wa ninu package, ti o maa n waye laarin 20°C/W si 60°C/W fun awọn ẹya QFN ati BGA, n ṣẹda iyipo laarin die ati ayika. Awọn aaye gbigbona ti o wa ni agbegbe ni awọn ohun kohun CPU, PLLs, ati awọn ẹya iṣakoso agbara le ṣiṣẹ ni 20–30°C loke iwọn otutu die apapọ. Igbesoke 10°C kọọkan ninu iwọn otutu iṣiṣẹ le dinku igbesi aye ti a reti ti ẹrọ naa ni idaji, ni atẹle idogba Arrhenius fun iyara ikuna.
O ni ọpọlọpọ awọn lefa lati dinku ooru ati fa igbesi aye iṣẹ gun:
Yan apakan kan pẹlu resistance ooru kekere ninu package kanna.
Mu fifọ ooru dara si tabi gbe si itutu tutu ti nṣiṣe lọwọ.
Dín ìyípadà ìgbàkúgbà kù láti dín àwọn ìdànù oníyípadà kù.
Ìyípadà iwọn otutu ti 70 K ti a mu lati inu profaili fifuye gba laaye iwọn otutu ti o pọju ti 55°C nigbati opin iwọn otutu chip jẹ 125°C.
Ṣàyẹ̀wò agbára tí gbogbo ọkọ̀ ojú irin nílò pẹ̀lú àwọn ààlà wọ̀nyí. Apẹrẹ ooru oníwọ̀ntúnwọ̀nsì pẹ̀lú òṣùwọ̀n tó lágbára jù èyí tí owó rẹ̀ bá gbà.
Iṣakoso Agbara ati Lilo Agbara ni Iṣe
Àwọn Ọ̀nà Ìmọ̀ràn Fámúsọ́ọ̀mù láti Dín Àkókò Tí Ń Ṣiṣẹ́ kù
Àkókò ni ohun tó dára jùlọ fún ọ. Dín àkókò tí o fi ń ṣiṣẹ́ dáadáa kù kí o sì jẹ́ kí ètò náà sùn sí i, gbogbo agbára ètò náà yóò sì dín kù. Ìṣàn oorun tí MCU ń polówó rẹ̀ yóò mú kí iṣẹ́ náà gbòòrò sí i. Bí firmware ṣe ń ṣètò iṣẹ́ náà yóò mú kí ohun tí o rí gbà dájú.
Ètò sensọ̀ tí a lè wọ̀ fi èyí hàn kedere. Ìlànà pàtàkì náà ń dúró de àwọn ìṣòwò I2C dípò kí ó wọ WFI, ìtọ́ni Cortex-M tí ó ń dá aago CPU dúró títí di ìgbà tí ó tẹ̀lé e. Gbogbo àtúnṣe lẹ́yìn náà — àkókò sensọ̀, igi aago, ìwọ̀n aago eMMC — ni a fi opin sí nípasẹ̀ ìpinnu kan ṣoṣo yẹn. Àwọn ìlọ́po ibo ń ná ọ ní 200 µA sí 3 mA. Ìlọ́po ibo tí a ń lò láti dáwọ́ dúró mú iye owó náà kúrò.
Ìmọ̀-ẹ̀rọ Firmware | Nfipamọ Aṣoju | akitiyan |
|---|---|---|
Ìlà oorun tó tọ́, kò sí ìyípo | 500 µA – 2 mA | Low |
Gígun iṣẹ́ rédíò | Àròpín 50–800 µA | alabọde |
Aṣọ agbara agbeegbe nipasẹ yipada fifuye | 7–800 µA | alabọde |
Ipo pin SPI lori oorun (wakọ kekere) | 10–30 µA | Low |
Ìjí tí a ń dì mọ́lẹ̀, kò sí ìdìbò | 200 µA – 3 mA | alabọde |
Àkókò ẹ̀rọ SPIM DMA + PPI | 50–200 µA | ga |
Ṣiṣẹda olutọsọna DC/DC | 20–50 µA ti n ṣiṣẹ | Low |
Asayan orisun aago | 0.1–0.9 µA | Low |
Lórí nRF52840, Ètò ON pẹ̀lú ìparẹ́ CPU máa ń fa nǹkan bí 1.5 µA pẹ̀lú àwọn ẹ̀rọ amúlétutù, ó sì máa ń jí ní nǹkan bí 6 µs. Ètò PA máa ń fa nǹkan bí 0.4 µA ṣùgbọ́n ó máa ń jí bí bàtà tútù, ó máa ń ná ní nǹkan bí 20 ms àti 6 mA·ms fún ìṣẹ̀lẹ̀ kọ̀ọ̀kan. Ní ìwọ̀n ìṣẹ̀lẹ̀ gidi, Ètò ON ló borí.
Yan ipo oorun jinjin pẹlu iṣọra. Oorun jinjin nikan ni o san nigba ti gbogbo bulọọki ti a ko lo ba wa ni pipa. Yan awọn sensọ oni-nọmba ti o ji nigbati o ba da data wọn duro tabi ṣajọpọ. Yẹra fun ayẹwo ADC ni gbogbo igba, eyiti o fi agbara mu MCU lati duro ni ṣiṣiṣẹ. Lo awọn okunfa ti o da lori iṣẹlẹ ki awọn ẹya ara ẹrọ ati awọn ifihan wa ni tan nigbati o ba nilo. Awọn ọna imudara agbara wọnyi mu agbara ṣiṣe pọ si laisi ohun elo tuntun.
Àwọn Ọgbọ́n Ẹnubodè Àyíká àti Ọkọ̀ Ojú Irin
Ronú nípa microcontroller gẹ́gẹ́ bí ilé-iṣẹ́ ìṣàkóso agbára ọlọ́gbọ́n. Kọ́ ẹ̀rọ ìṣàkóso agbára kí àwọn modem, àwọn ìfihàn, ADC, àti àwọn sensọ̀ má baà pa nígbà tí wọ́n bá ń ṣiṣẹ́. Ṣàkíyèsí àkókò agbára àti ìṣípopadà kí o tó wọ inú rail kan. Àwọn ẹrù kan kò le gba agbára gbogbo.
Gígé ojú irin máa ń sanwó nígbà tí àwọn agbègbè folti méjì bá fúnni ní ìpamọ́ gidi. O gba àfikún converter àti àwọn ìyípadà ìpele ní àfikún. Ó máa ń wù ẹ́ láti yí àwọn converters DC-DC padà ju LDOs lọ, nítorí pé olùṣàkóso linear kan máa ń jó ìfàsẹ́yìn folti bí ooru. Pa àwọn modulu MCU inú nígbà tí a kò bá lò ó, kí o sì máa wakọ̀ wọn ní ọ̀nà tí ó yẹ nínú kódì.
Ṣe àfiyèsí àwọn ẹ̀rọ abẹ́lé ju yíyàn MCU lọ. Tí pátákó náà bá fa nǹkan bí 500 mA nígbà tí MCU bá ń lo nǹkan bí 10 mA, ṣíṣe àtúnṣe apá náà kò ní mú kí ó pọ̀ tó. Dá àwọn ẹrù ńlá náà dúró dípò. Fún àwọn àwòrán ìkórè, ìṣàn omi onípele nanoamp nínú ìlànà náà ń jẹ́ kí pátákó náà wà láàyè láàárín àwọn ìṣẹ̀lẹ̀. Wọ́n gbogbo ìpele pẹ̀lú profiler dípò ṣíṣàyẹ̀wò. Ìlànà yẹn ń dáàbò bo ìgbésí ayé bátìrì àti agbára ní gbogbo àtúnṣe.
Apẹrẹ Agbara Ipele Igbimọ fun Awọn oludari Micro
LDO vs. Ìforúkọsílẹ̀ DC-DC
Olùṣàkóso tí o yàn ń ṣètò bí o ṣe ń ṣiṣẹ́ dáadáa, ooru, àti ariwo kí firmware tó ṣiṣẹ́. Fi àwọn àṣàyàn méjì wéra lórí àwọn kókó tí ó ṣe pàtàkì fún irin rẹ.
apa miran | DC-DC Oluyipada | LDO eleto |
|---|---|---|
ṣiṣe | Nigbagbogbo 80-95% | Nigbagbogbo 50-70% |
Ooru iran | Lower | Ti o ga ju |
Ariwo ti njade | Gíga jù (yíyí ìró + EMI) | Kekere pupọ, o fẹrẹ má riru rara |
Ita irinše | Ọ̀pọ̀lọpọ̀ (inductor, capacitor, switching elements) | Diẹ |
Oro lọwọlọwọ | Nígbà míìrán, ó ga jù bẹ́ẹ̀ lọ | Nigbagbogbo o kere pupọ |
Lilo to dara julọ | Awọn eto lọwọlọwọ giga pẹlu idinku foliteji nla | RF, awọn irin afọwọṣe analog, ati awọn oju irin ti o ni imọlara ariwo |
Pípàdánù LDO máa ń pọ̀ sí i pẹ̀lú ìdínkù folti àti ìṣàn ẹrù. Ìlà 5V sí 3.3V ní 100mA máa ń ṣòfò 0.17W, èyí tí ó rọrùn láti mú. Ìlà 12V sí 3.3V ní 500mA máa ń ṣòfò 4.35W, èyí tí ó jẹ́ ooru púpọ̀ jù. Yan ẹ̀rọ ìyípadà DC-DC bí ìṣàn àti ìṣàn bá ń pọ̀ sí i.
Ariwo ló máa pinnu ìyókù. Yíyípadà ìró omi máa ń ba ìṣedéédé ADC jẹ́, àwọn harmonics onígbà gíga máa ń dín ìfàmọ́ra RF kù, àti yíyípadà ìró omi máa ń fa ìró ohùn ní ipa ọ̀nà ohùn. Ètò kan tí a sábà máa ń ṣe máa ń mú kí bátìrì tàbí 12V wọ inú DC-DC bulk step-down, lẹ́yìn náà LDO kan fún ìwẹ̀nùmọ́ ariwo, lẹ́yìn náà RF, ADC, àti àwọn sensọ reils. 24-bit ADC lórí 5V sí 3.3V reil nílò LDO kan, nítorí pé 10–30mV ti ìró omi buck yóò bo àwọn àmì microvolt mọ́. 12–14V reil sí 5V ọkọ ayọkẹlẹ ní 1.5A nílò owó kan, nítorí pé LDO kan yóò fi nǹkan bí 13.5W ṣòfò. Ẹ̀rọ ìgbóná RF IoT ní 9V sí 3.3V àti 300mA máa ń ṣiṣẹ́ dáadáa pẹ̀lú hybrid kan: buck sí 3.6V, lẹ́yìn náà LDO sí 3.3V, ó máa ń fi 0.09W nìkan ṣòfò.
Ṣíṣe Ìtòlẹ́sẹẹsẹ Reluwe, Ṣíṣe Àtúnṣe, àti Ariwo
Dídìpọ̀ mọ́ra ń jẹ́ kí fóltéèjì dúró ṣinṣin nígbà tí àwọn transients load bá dé. Fi àwọn capacitors ìpamọ́ agbára súnmọ́ àwọn circuits tí ó ń fa transients náà bí ó ti lè ṣe tó. Ipèsè àdúgbò yìí ń dín agbègbè current-loop kù ó sì ń dín parasitic inductance kù.
Tẹle awọn ofin ipo-ibi wọnyi:
So gbogbo kapasito pọ mọ ẹgbẹ pin VDD-VSS rẹ ki o si jẹ ki lupu naa kere.
So kapasito igbohunsafẹfẹ giga 0.1 µF pọ mọ kapasito igbohunsafẹfẹ giga 4.7 µF tabi kapasito bulk 10 µF nitosi.
Lo kapasita kan fun pin agbara kan, ki o ma si pin awọn kapasita laarin awọn pin ti o jinna rara.
So ebute kan mọ ipa VDD ki o si ju ekeji si taara nipasẹ ọna kan sinu ilẹ.
Lo awọn ọkọ oju omi ilẹ ati awọn ọkọ oju omi agbara ti nlọ lọwọ ki awọn ipa ọna ipadabọ duro ni irẹwẹsi kekere. Fi awọn ilẹkẹ ferrite tabi awọn resistor kekere kun lori awọn laini VDD lati ṣe awọn àlẹmọ RC tabi LC. Ninu awọn ọkọ oju omi ifihan agbara adalu, so awọn ilẹ analog ati oni-nọmba pọ ni aaye kan ki o si ṣe àlẹmọ AVDD lọtọ.
Ṣàyẹ̀wò ìṣesí brown-out kí o sì tún un ṣe ní ìbẹ̀rẹ̀. Olùtọ́jú àtúntò gbọ́dọ̀ mú MCU dúró títí tí irin náà yóò fi dúró ṣinṣin, àti àwọn ìlà GPIO tí ó jáde kúrò nínú pátákó nílò àwọn resistor series àti clamp diode.
Àwọn ìgbésẹ̀ wọ̀nyí dáàbò bo ìṣàkóso mcu nígbà ìbẹ̀rẹ̀ àti kí wọ́n lè sọ àsọtẹ́lẹ̀ nípa ìṣàkóso agbára microcontroller ní gbogbo àwọn ilé.
Awọn Ero ti Eto, Igbona, ati DFM
Ìṣètò Kírísítàlì, Aago, àti Ilẹ̀ Pẹ́lẹ́pẹ̀lẹ́
Fi kirisita naa sunmo microcontroller bi package naa yoo se gba o laaye. Awọn ipa kukuru dinku ariwo ki o si jẹ ki ifihan naa mọ. Da awọn ipa naa ni ọna ti o dọgbadọgba, nitori awọn gigun ti ko baamu le jẹ ki o duro ni iduroṣinṣin. Pa awọn ipa ọna kuro ni awọn ipa ọna kirisita, nitori pe inductance afikun n ba deede akoko mu. Lo awọn kapasito fifuye pẹlu awọn iye ti o baamu si apẹrẹ kirisita, ki o si so wọn pọ mọ ilẹ impedance kekere.
Àwọn àmì gígùn máa ń fi kún inductance àti capacitance tí a kò fẹ́. Wọ́n máa ń yí ẹrù tí kristal náà rí padà, wọ́n sì máa ń jẹ́ kí oscillator ṣí sílẹ̀ sí EMI . Rírìn kiristálístì jìnnà sí àwọn àmì ìyípadà iyàrá gíga àti àwọn ìlà agbára. Ariwo tí ó bá so pọ̀ mú kí ìró pọ̀ sí i, ó máa ń mú kí ariwo ìpele burú sí i, ó sì lè dá ìbẹ̀rẹ̀ tuntun tí ó ṣeé gbẹ́kẹ̀lé dúró. Àwọn òrùka ààbò àti ìtújáde bàbà agbègbè ń mú kí ààbò ara ẹni pọ̀ sí i, ṣùgbọ́n bàbà púpọ̀ jù nítòsí àwọn pinni náà ń mú kí agbára ìdènà tí ó yípadà pọ̀ sí i. Dídúró ní ìwọ̀ntúnwọ̀nsì lòdì sí gbígbé ẹrù, kí o sì tẹ̀lé ìmọ̀ràn olùṣe kiristálístì lórí àwọn ìwọ̀n capacitor, ìpele ìwakọ̀, àti ààlà ìbẹ̀rẹ̀.
Ọgbọ́n ìṣètò ilẹ̀ ń ṣètìlẹ́yìn fún gbogbo èyí. Lo ọkọ̀ òfurufú kan tí ń tẹ̀síwájú lábẹ́ mcu, kí o sì jẹ́ kí àwọn ìṣàn ìpadàbọ̀ kúrú. Ṣẹ́ ìtọ́kasí ADC fúnrarẹ̀, nítorí pé ariwo ìtọ́kasí máa ń hàn tààrà nínú àwọn ìkà rẹ.
Ìṣòwò Apẹrẹ ati Iṣelọpọ Ooru
Ooru n kuru igbesi aye. Iwọn otutu isopọmọ n mu ki o dagba, ati awọn pack ti a fun ni 85°C si 150°C fi aaye diẹ silẹ fun ọ ni oke ibiti o wa. Agbara ooru ti 20°C/W si 60°C/W fun awọn ẹya QFN ati BGA ṣeto gradient lati die si ayika. Ejò n da labẹ apakan naa ati awọn ọna ooru si awọn fẹlẹfẹlẹ inu tan ooru naa. Ṣayẹwo gbogbo awọn ipa ọna si awọn opin wọnyi ṣaaju ki o to tii akopọ naa.
Àwọn ìdíwọ́ DFM máa ń ṣe àwọn àṣàyàn kan náà. Àwọn àmì tín-ínrín máa ń fi ààyè pamọ́ ṣùgbọ́n wọ́n máa ń fi agbára àti ooru kún un. Via-in-pad máa ń mú kí iṣẹ́ ooru pọ̀ sí i, ó sì máa ń ná owó púpọ̀ láti ṣe é. Lilo pánẹ́lì àti iye owó ìwakọ̀ àwọn ohun èlò ìwakọ̀, nítorí náà, jẹ́rìí sí i pé iṣẹ́ ìdábùú tó kéré jùlọ, òrùka annular, àti ìparẹ́ ìbòjú solder rẹ ti di ohun èlò tó rọrùn ní ìbẹ̀rẹ̀. Ìṣètò tí kò bá fojú fo àwọn òfin wọ̀nyí yóò padà wá gẹ́gẹ́ bí àtúnṣe. Ṣe àtúnyẹ̀wò ooru àti DFM papọ̀, àwòrán agbára náà yóò sì yege bẹ́ǹṣì àti ìlà náà.
Yiyan MCU ti o tọ
Àwọn ìlànà àti ìyípadà owó
Bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú current tí o wọ̀n gan-an, kìí ṣe orúkọ àwọn modes náà. Pín current tí ń ṣiṣẹ́ nípa MHz kí o lè fi àwọn ẹ̀yà wéra ní ìpele kan náà. Wo current tí ń sùn, nítorí pé ó ń pinnu bí batiri rẹ ṣe pẹ́ tó nígbà tí kò bá sí níṣẹ́. Lẹ́yìn náà rí i dájú pé flash àti RAM lè gba firmware rẹ, àwọn ibi ìkàwé ààbò, àti àwòrán OTA.
Idiye | Idi ti o ṣe pataki | Iwọn IoT agbara kekere ti o wọpọ |
|---|---|---|
Ti nṣiṣe lọwọ lọwọlọwọ | Ṣakoso agbara lakoko awọn ikọlu kọmputa | ~30–120 µA/MHz |
Ìsan oorun/ìdúróṣinṣin | Ṣètò iye ìgbà tí batiri kò ṣiṣẹ́ | ~50 nA – 5 µA |
Flash | Ó ní firmware, ààbò, àti OTA | ~64 KB – 1 MB |
Ramu | Awọn data sensọ buffers ati awọn bulọọki crypto | ~8 KB – 256 KB |
Rédíò tí a ti ṣepọ | Gé àwọn ẹ̀yà ara òde àti àwọn ipa ọ̀nà jíjó | BLE / Sub-GHz / Wi-Fi SoC |
Yíyára padà sí iye ìgbà tí batiri bá ń lò. Aago tó yára máa ń ṣiṣẹ́ kíákíá, ṣùgbọ́n ó máa ń fa agbára púpọ̀ sí i ní àkókò yẹn. Ìbúgbàù kúkúrú tí oorun jíjinlẹ̀ bá tẹ̀lé e sábà máa ń jẹ́ kí agbára gbogbo rẹ̀ kéré sí i. Ó tún máa ń wọn iye owó tí a ná sí ìṣọ̀kan. MCU kan tí ó yàtọ̀ pẹ̀lú rédíò òde máa ń dín iye owó ẹyọ náà kù, ṣùgbọ́n ó máa ń fi kún ìjákulẹ̀ páálí àti àdánù olùṣàkóso. SoC tí a ti so pọ̀ mú kí ìṣètò àti agbára náà rọrùn, bó tilẹ̀ jẹ́ pé silicon náà máa ń náwó jù.
Àwọn Ìdílé MCU Gbajúmọ̀ Tí A Fiwéra
Àwọn ẹ̀yà ara ARM Cortex-M , bíi STM32F0 àti STM32F3, fún ọ ní àwọn ipò agbára kékeré àti ètò ìṣẹ̀dá tó lágbára. STM32F0 ń gbìyànjú láti fi agbára pamọ́, nígbà tí STM32F3 ń pààrọ̀ agbára fún iyára. Espressif ESP8266 àti ESP32 ní Wi-Fi nínú, àti ESP32 ń fi Bluetooth kún un. ATmega328 dúró ṣinṣin àti pé ó rọrùn láti lò, pẹ̀lú ìtìlẹ́yìn tó lágbára láwùjọ.
MSP430 gba orúkọ rẹ̀ nípasẹ̀ iṣẹ́ agbára tí ó kéré gan-an. Àwọn ìdílé ARM Cortex-M0 àti STM32U0 tuntun ti gbájú mọ́ wọn. MSP430 ṣì ní àǹfààní gidi pẹ̀lú FRAM, èyí tí ó fúnni ní ìfaradà ìkọ̀wé tí kò lópin àti agbára ìkọ̀wé tí ó kéré gan-an. Èyí bá ìkórè agbára àti ìforúkọsílẹ̀ déédéé mu. Fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn àwòrán tuntun, wo Cortex-M0 tàbí STM32U0 ní àkọ́kọ́. Yan MSP430 nígbà tí FRAM bá ṣe pàtàkì. Àwọn ipa ọ̀nà ìgbéga pẹ̀lú TI MSPM0 tàbí STM32U0.
So OS rẹ pọ mọ iranti ati awọn aini agbara rẹ. FreeRTOS n ṣiṣẹ lori awọn ẹya kekere, ati pe Linux ti a fi sii nilo RAM ati filasi pupọ diẹ sii. Wo iṣapeye ẹrọ mcu/processing gẹgẹbi iṣẹ eto gbogbo. MCU ti o munadoko agbara julọ tun n fi agbara ṣòfò ti firmware rẹ ko ba sùn. Ṣe afiwe awọn microcontrollers agbara kekere nipa lilo iyipo iṣẹ tirẹ. Microcontroller agbara kekere pẹlu awọn nọmba nla le tun padanu si mcu agbara kekere pẹlu latency ji ti o dara julọ. Yan mcu agbara kekere ti awọn orisun ji ba awọn iṣẹlẹ rẹ mu. Yiyan yẹn bori eyikeyi iwe alaye kan. MCU agbara kekere ti o baamu iṣẹ rẹ bori.
Awọn aṣa ọjọ iwaju ni Agbara MCU
Awọn Ilọsiwaju Ilana ati Iyipada Agbara Apapo
Àwọn olùṣe ẹ̀rọ ìṣẹ́ ërún ń jẹ́ kí àwọn nódù iṣẹ́ silicon kéré sí i, ìgbésẹ̀ kọ̀ọ̀kan sì ń dín fóltéèjì tí mojuto kan nílò láti yípadà kù. Ìsàlẹ̀ yẹn ń dín agbára ìṣiṣẹ́ kù, ṣùgbọ́n jíjáde omi di ìpín púpọ̀ nínú àpapọ̀ náà. Àwọn olùṣe apẹẹrẹ ń dáhùn pẹ̀lú bíbọ́ ara, àwọn dielectrics gíga-K, àti pípín agbára-àgbègbè tó dára jù. Retí pé àwọn ẹ̀yà ọjọ́ iwájú yóò fúnni ní àwọn domain púpọ̀ sí i, kìí ṣe díẹ̀ sí i, nítorí náà, ṣètò ìnáwó ọkọ̀ ojú irin rẹ pẹ̀lú ààyè afikún.
Ìṣọ̀kan ni ìyípadà ńlá mìíràn. Àwọn olùtajà ti fi àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá àti LDOs sí orí kú kan náà gẹ́gẹ́ bí mojuto. Apá kan tí ó jẹ́ 32-bit ARM Cortex-M0 láìpẹ́ yìí ń ṣiṣẹ́ ní 24 MHz láti 1.8–3.3 V ó sì ń fa 18 µA/MHz lórí CoreMark. Ìṣàn omi ìsùn rẹ̀ dúró ní 340 nA pẹ̀lú RTC àti 8 kB ti SRAM tí a pa mọ́. Àwọn ẹ̀rọ amúṣẹ́dá buck inductive on-chip, LDO kan, àti ipò agbára kékeré 1 MHz mú kí èyí ṣeé ṣe. O ń gba agbára tó dára jù nítorí pé ẹ̀rọ amúṣẹ́dá bá mojuto folti dípò sísun ìyàtọ̀ náà gẹ́gẹ́ bí ooru.
Gbíkórè Agbára àti Iṣẹ́ Agbára Kekere
Ìkórè ń lọ láti inú àwọn àfihàn yàrá sí àwọn àmì àti sensọ ọlọ́gbọ́n. Àwọn àwòrán orísun méjì ti ń so ìpele rédíò pọ̀ mọ́ àwọn sẹ́ẹ̀lì fọ́tòvoltaic, nítorí náà àmì kan ń ṣiṣẹ́ nígbà tí orísun kan bá pòórá. PMIC alábáṣiṣẹ́pọ̀ kan ń ṣe àkóso iwájú ìkórè. Àwọn olùtajà ń pèsè àwọn ẹ̀yà fún àwọn ìfàsẹ́yìn fọ́tòvoltaic, RF, ìgbóná, ooru, àti orísun méjì, pẹ̀lú àwọn ìyàtọ̀ agbára aládàpọ̀ kékeré sí gíga.
Ṣe mcu gẹ́gẹ́ bí olùdarí ọkọ̀ ojú irin tí a kó jọ náà. MCU alágbára kékeré gbọ́dọ̀ jí lórí àfiwé tàbí aago, kí o ka ìwé kan, kí o sì padà sí oorun jíjìn. MCU agbára kékeré nínú tábìlì tí ó wà lókè yìí ń jẹ́ kí 8 kB ti SRAM wà láàyè nígbà tí o bá sùn jìn, nítorí náà o yẹra fún bàtà tútù ní gbogbo ìṣẹ̀lẹ̀. Ìwà yẹn ń dáàbò bo ẹ̀mí bátìrì nínú àwọn ọjà tí ó ṣì ní sẹ́ẹ̀lì kan. Yan mcu agbára kékeré pẹ̀lú ìwọ̀n ìpèsè gbígbòòrò àti ipò 1 MHz tòótọ́. Lẹ́yìn náà, wọ́n ìṣàn omi tí ó dákẹ́ jẹ́ẹ́ ti gbogbo ọkọ̀ ojú irin, nítorí pé ìkórè kò fi agbára sílẹ̀ láti ṣòfò.
Wọ́n agbára náà ní àkọ́kọ́. Lẹ́yìn náà, lo ọ̀nà ìṣètò, ọ̀nà firmware, àwòrán ìpele board, àti yíyàn MCU ọlọ́gbọ́n , ní ìtòlẹ́sẹẹsẹ yẹn. Ìpele kọ̀ọ̀kan ń da lórí àwọn nọ́mbà tí o kó jọ ṣáájú rẹ̀.
Apẹrẹ agbara to dara gba awọn paṣipaarọ leralera. O bo silikoni, board, ati software. Ko si yiyan chip kan ti o fun ọ ni, ati pe ko si paṣipaarọ kan ti o pari rẹ. O mu iṣakoso mcu dara si bi awọn wiwọn rẹ ṣe n dara si.
Bẹ̀rẹ̀ nísinsìnyí. Ṣe àgbékalẹ̀ àwòrán ìsinsìnyí kí o sì wá ẹni tí ó ń lo agbára jùlọ. Ṣe àtúnṣe èyí ní àkọ́kọ́, lẹ́yìn náà, wọ́n lẹ́ẹ̀kan sí i. Máa rántí DFM àti àwọn ìyípadà ìṣelọ́pọ́, microcontroller rẹ yóò sì dé ibi tí agbára batiri náà yóò gbé dé.
FAQ
Báwo ni mo ṣe lè wọn ìṣàn oorun gidi lórí páálí mi?
Wọ́n ní ojú irin, kìí ṣe ní ibi tí a ti ń ṣàkóso àwọn nǹkan. Gé àmì náà sí MCU kí o sì fi shunt tàbí jumper kan sí i fún mita kan. Jẹ́ kí firmware náà wọ inú gbogbo ipò oorun kí o sì kọ ìṣàn náà sílẹ̀ fún ìṣẹ́jú díẹ̀. Yọ ìfàmìsíra quiecent kúrò. Àwọn nọ́mbà ìwé ìwádìí kò sábà máa ń bá páálí rẹ mu.
Ìgbà wo ni mo yẹ kí n yan LDO dípò DC-DC converter?
Yan LDO kan fun awọn irin-ajo ti o ni imọlara ariwo gẹgẹbi awọn itọkasi ADC, awọn opin iwaju RF, ati awọn sensọ analog . Yan iyipada DC-DC nigbati idinku foliteji ati sisan agbara ba tobi. Adapọ kan ṣiṣẹ daradara: duro si isalẹ nitosi ibi-afẹde, lẹhinna LDO fun mimọ. Eyi n jẹ ki ooru dinku ati iṣakoso ariwo.
Iru orisun ji wo ni mo yẹ ki n yan fun ẹrọ batiri kan?
Yan ohun tí ó lọ́ra jùlọ tí ohun èlò rẹ lè fara dà. Etí GPIO máa ń jí kíákíá ṣùgbọ́n ó máa ń jó nígbà gbogbo. Ariwo RTC, afiwé analog, tàbí ààlà ADC kì í jí nígbàkúgbà, ó sì máa ń fi agbára pamọ́ sí i. So orísun jí náà pọ̀ mọ́ ìwọ̀n ìṣẹ̀lẹ̀ gidi rẹ, lẹ́yìn náà wọn agbára fún ìgbà kọ̀ọ̀kan.
Báwo ni mo ṣe lè ṣe ìdájọ́ ẹ̀tọ́ tí kò lágbára lórí ìwé ìwádìí?
Fo awọn orukọ ipo naa ki o si fiwe agbara ti a wọn fun MHz ni ipo ti nṣiṣe lọwọ. Ṣayẹwo agbara iduro, idaduro ji, ati iye owo idaduro SRAM. Ṣiṣẹ awọn nọmba ULPMark-CP ati ULPMark-PP ti olupese ba tẹjade wọn. Lẹhinna jẹrisi awọn nọmba lori tabili tirẹ ni iwọn otutu ti o ga julọ. MCU ti o dara gba idiyele rẹ ninu Circuit rẹ, kii ṣe lori iwe.
Apẹrẹ agbara to munadoko san èrè fun suuru. Akọkọ, ṣe atunṣe alabara ti o tobi julọ, ki o si tun wọn. Kọọkan kọja mu ọja rẹ sunmọ ibi ti batiri rẹ yoo gbe.
