MCU產(chǎn)品如何來實現(xiàn)低功耗

對于使用電池供電的產(chǎn)品，特別是有些要求用一節(jié)（顆 ）電池工作1年，甚至幾年的 產(chǎn)品。這種產(chǎn)品平均電流要求很低，基本在uA或nA級別。

我在之前公司做過很多用電池供電的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品有一個共同的特性： 待機時 電流非常低。

下面我就結(jié)合自己工作經(jīng)驗以及市面上相關(guān)產(chǎn)品，描述關(guān)于低功耗設(shè)計注意事項，以及實現(xiàn)低功耗的方法。

一、待機產(chǎn)品及情況

低功耗產(chǎn)品通常是要求待機功耗低，有的產(chǎn)品待機時0功耗，有的產(chǎn)品待機時多個外設(shè)模塊交替，或者同時工作。

1.待機0功耗

待機時0功耗的產(chǎn)品，只要保證在工作時的功耗即可。如果工作的時間也很短，那么這種產(chǎn)品 在低功耗方面需要投入的研發(fā)其實相對不多。

比如電視機 （按鍵 ）遙控板：

這種產(chǎn)品待機時0功耗，通過按鍵喚醒，喚醒之后工作幾毫秒（不同型號時間有差異）又進入待機狀態(tài)。

實現(xiàn)原理：

通過按鍵上電，啟動MCU，執(zhí)行工作，執(zhí)行完任務(wù)，通過MCU控制總電源斷電。

也就是：通過外部開啟電源，通過內(nèi)部控制斷電的機制實現(xiàn)。

2.間歇待機

有些產(chǎn)品是間歇性待機，比如：工作1ms，待機499ms。

比如IC卡設(shè)備：

IC卡設(shè)備如果一直處于尋卡工作狀態(tài)，電流其實相對較大，而很多時候都沒有IC來感應(yīng)。

實現(xiàn)原理：

這種產(chǎn)品，可以間隔0.25s，或者0.5s來感應(yīng)（尋卡）一次，同時不會給人帶來“卡頓”的感覺。（尋卡工作的時間其實很短）

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

同理，類似的產(chǎn)品還有很多，比如無線遙控天然氣、水表等。

這種做法目的是為了讓產(chǎn)品功耗更低，但人看起來產(chǎn)品一直在工作。

3.長期待機

有些產(chǎn)品的MCU是通過外圍設(shè)備喚醒，比如通過觸摸按鍵喚醒產(chǎn)品。

這種產(chǎn)品相對上面兩種難度更大，要同時保證MCU內(nèi)部資源，以及外部資源在工作和待機時功耗都要盡量低。

二、實現(xiàn)低功耗的方法

結(jié)合上面產(chǎn)品的描述可以總結(jié)幾點實現(xiàn)低功耗的方法。

1.控制電源開關(guān)

通過控制系統(tǒng)總電源、（高功耗）外圍模塊電源的開關(guān)，特別是使用頻率低、功耗大的外圍模塊，在需要時才開啟。

2.控制MCU內(nèi)部外設(shè)

有些MCU產(chǎn)品的外設(shè)在上電時默認 是開啟的（比如STM8S ），不用的外設(shè)一定要關(guān)閉，在需要時才開啟。

3.控制時鐘頻率

這里說的控制時鐘頻率不單純是降頻， 是根據(jù)實際工作情況（工作模式、時長等）調(diào)整頻率。

有些產(chǎn)品它在執(zhí)行任務(wù)A時，要求快速處理（不如跑一段算法），則需要調(diào)整到更高的頻率；

而在執(zhí)行 任務(wù)B時，處理簡單事情（比如控制LED亮滅），則需要將時鐘調(diào)整到很低狀態(tài)。

同時，還需要結(jié)合工作時長，比如上面任務(wù)A，如果時間很長，這個頻率也需要綜合考慮。

4.控制IO狀態(tài)

現(xiàn)在MCU基本都有多種狀態(tài)：

模擬輸入

浮空輸入

下拉輸入

上拉輸入

開漏輸出

推挽輸出

復(fù)用開漏輸出

復(fù)用推挽輸出

在低功耗狀態(tài)、工作過程都需要設(shè)置成合理狀態(tài)。比如通常在待機時，將不用的引腳設(shè)置成模擬輸入。

5.檢查硬件

檢查是否存在漏電流，比如不合格電容、電阻等器件。

還有虛焊或板卡上存在殘留焊錫等情況，都會導(dǎo)致功耗增加。

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