為什么降低功耗的原因？如何降低電路中的功耗？

如何降低電路中的功耗？我們知道，如果沒(méi)有足夠的電流和電壓，電路就無(wú)法正常運(yùn)行。但是，通過(guò)電路傳遞過(guò)多的電流或電壓可能會(huì)損壞電路以及任何連接的組件。

因此，設(shè)計(jì)人員必須注意電路消耗的功率。在保證電路正常運(yùn)行的同時(shí)，通過(guò)電器的電量較少，則電路的使用壽命自然會(huì)更長(zhǎng)并且不易損壞。然而，開發(fā)人員必須在功能與功率之間取得平衡，并在計(jì)算中考慮到整個(gè)電子項(xiàng)目。

那么，如何降低電路中的功耗呢？電子產(chǎn)品開發(fā)人員經(jīng)常努力通過(guò)各種方法來(lái)降低電路功耗，但是，第一步是了解什么是功耗以及為什么降低功耗如此重要。

一、不良的電路功耗

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，功耗是電壓乘以電流的乘積，以瓦特表示。電路需要一些功耗才能正常工作，但并非所有功耗都是可取的。電路中應(yīng)盡量減少兩種不同類型的功耗：動(dòng)態(tài)和靜態(tài)。

二、降低動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功耗

當(dāng)電路短路或涉及開關(guān)操作時(shí)會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)功耗。靜態(tài)功耗發(fā)生在電流流動(dòng)期間，當(dāng)電路上沒(méi)有活動(dòng)時(shí)或電流泄漏期間。

設(shè)計(jì)人員還必須注意由電源紋波引起的消耗峰值，這可能會(huì)以意想不到的方式破壞電路。高靜態(tài)或動(dòng)態(tài)功耗會(huì)產(chǎn)生熱量，如果不加以控制，可能會(huì)使組件不堪重負(fù)。盡管散熱器等組件可以減輕高溫的影響，但高功耗產(chǎn)生的熱量仍然會(huì)給電路及其周圍組件帶來(lái)不必要的壓力。

三、降低功耗的重要性

隨著電子產(chǎn)品變得越來(lái)越小和移動(dòng)設(shè)備變得越來(lái)越普遍，最小化電路中的功耗對(duì)于現(xiàn)代世界變得越來(lái)越重要。降低功耗對(duì)于延長(zhǎng)便攜式設(shè)備的電池壽命以及使機(jī)器之間的連接更節(jié)能至關(guān)重要。最新一代的電源USB標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)降低功耗來(lái)提高效率，而不會(huì)犧牲性能。低功耗標(biāo)準(zhǔn)適用于單個(gè)USB端口和具有多個(gè)單獨(dú)連接的USB集線器。

降低電路功耗很重要有兩個(gè)主要原因。首先是功能性，因?yàn)殡娐分幸馔獾墓β试鲆婊驌p耗會(huì)降低效率或產(chǎn)生不必要的熱量。第二個(gè)是成本，因?yàn)橄妮^少功率的電子設(shè)備在運(yùn)行和維護(hù)方面更具成本效益。

四、如何降低電路中的功耗？

電子項(xiàng)目中的每個(gè)組件都會(huì)影響該項(xiàng)目的功耗。單個(gè)組件具有功耗容差，并且通過(guò)許多組件的功率累積效應(yīng)會(huì)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)生進(jìn)一步的影響。

（1）使用低功耗設(shè)計(jì)

我們可以通過(guò)使用各種因素來(lái)平衡組件內(nèi)部和組件之間的功耗。這些因素可能包括電路活動(dòng)、電流頻率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、容性負(fù)載、電壓、漏電流和峰值電流。將這些因素中的每一個(gè)都最小化通常是不現(xiàn)實(shí)的，但是開發(fā)人員必須意識(shí)到這些特性，以權(quán)衡優(yōu)化電路。

（2）改變閾值電壓

另一個(gè)降低電路功耗的重要策略是改變組件內(nèi)的閾值電壓，具體取決于這些組件的運(yùn)行模式。器件處于待機(jī)或關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的高閾值電壓可以最大限度地減少泄漏電流，從而降低靜態(tài)功耗。設(shè)備運(yùn)行時(shí)的低閾值電壓可提高性能并最大限度地減少毛刺，從而降低動(dòng)態(tài)功耗。設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)電路控制閾值電壓，并使用穩(wěn)壓器在整個(gè)項(xiàng)目的其余部分保持穩(wěn)定的電壓。

（3）串聯(lián)堆疊晶體管

降低電路功耗的另一種策略是串聯(lián)堆疊晶體管。在關(guān)閉狀態(tài)下連接在一起的兩個(gè)晶體管比單個(gè)晶體管泄漏更少的電流。一種類似的方法，如使用一個(gè)晶體管來(lái)控制另一個(gè)晶體管的輸入柵極，通過(guò)增加電阻來(lái)減少泄漏。無(wú)論晶體管是開還是關(guān)，這種方法都有效。這兩種方法都降低了靜態(tài)功耗。