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,，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，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,，后來也芯片廠商客服也確認(rèn)過，他們說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,。
（這里容易糊涂：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：
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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,，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，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,，后來也芯片廠商客服也確認(rèn)過,，他們說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,。
（這里容易糊涂：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）
（電容相關(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：
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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一個(gè)GPIO端口立即輸出一個(gè)高電平使Q2的基極持續(xù)高電平，目的是鎖住Q2持續(xù)工作,，這樣MCU就持續(xù)有電供電,，這樣，按鍵即使被釋放后,，也能保證系統(tǒng)一直處于工作狀態(tài),。
當(dāng)需要關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)，還是長(zhǎng)按POWER_KEY1按鍵,，這樣會(huì)通過INT0中斷檢測(cè)到這個(gè)中斷,，然后GPIO不在輸出高電平鎖存Q2的基極，這樣松口當(dāng)POWER_KEY1就可以關(guān)閉系統(tǒng)了,。這樣關(guān)閉系統(tǒng)后,，也沒什么功耗了,，
注：下圖只是提供一個(gè)思路，這個(gè)電路還有待完善,，GPIO這樣連接是否安全,，比如Q2換用MOS管，各個(gè)電阻的值也要根據(jù)實(shí)際電路選區(qū),，或增加電阻,，電容等器件，這個(gè)系統(tǒng)才能完美工作,！
三：設(shè)計(jì)低功耗常用思路
如何利用萬(wàn)用表測(cè)試一臺(tái)機(jī)器在穩(wěn)定電壓下的功耗：把FLUK萬(wàn)用表跳到電流檔（注意表筆的插頭搖換到電流檔）的紅表筆接到電源的正極（用黑表筆接正也不會(huì)有危險(xiǎn)）,，然后用黑表筆接到機(jī)器的正極，然后把電源的負(fù)極接到機(jī)器的地端,，就可以測(cè)電流了,。
四：設(shè)計(jì)低功耗常用思路
降低功耗不光能夠大大的節(jié)約電能還能簡(jiǎn)化電源部分的設(shè)計(jì),，甚至可以用于手持設(shè)備上面使用,，這些都已經(jīng)越來越成為未來產(chǎn) 品的設(shè)計(jì)方向了^_^
1 降低功耗從MCU選型開始，一開始選型的時(shí)候就應(yīng)該考慮選擇低功耗的MCU比如MSP430一類的為低功耗設(shè)計(jì)的CPU,。 強(qiáng)烈不建議使用51一方面是因?yàn)?1速度慢,，另外一方面是因?yàn)?1的IO是有上拉電阻的，雖然當(dāng)IO為高電平是上拉電阻不費(fèi)電,，但是下拉電流的時(shí)候卻也有不小的功耗產(chǎn)生,。還有一點(diǎn)就是51的運(yùn)算速度實(shí)在是太慢了，很多運(yùn)算用51都需要很高的 主頻而主頻高了就意味著高的功耗,。
2 選擇器件用電電壓,，很明顯降低器件的用電電壓能夠明顯的降低器件的耗電比如說ATmega8和ATmega88雖然芯片大致內(nèi)部結(jié)構(gòu) 一致但是后者可以工作在1.8V的超低電壓下而前者就不行，綜合考慮下當(dāng)然還是選擇后者,。
3 盡量降低器件的工作頻率,，大家都知道CMOS電路的工作電流主要來此于開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)后一級(jí)輸入端的電容充放電，如果能夠 降低MCU的工作頻率自然耗電也就下來了,。要知道當(dāng)AVR工作在32.768Hz時(shí)和工作在20Mhz時(shí)的工作電流差異可不是一般的小啊 ,。
4 盡量使用中斷讓處理器進(jìn)入更深的睡眠，眾所周知睡眠模式和掉電模式能夠大大的降低MCU的工作電流,，聰明的單片機(jī)設(shè)計(jì)師能夠充分的利用MCU的中斷功能讓MCU周期性的工作和睡眠從而大大的降低MCU的工作電流,。
5 盡量關(guān)閉MCU內(nèi)部不用的資源，這個(gè)嗎,，地球人都知道的好處,，我說這個(gè)有點(diǎn)像廢話一樣，不用的東西你干嗎開著呢 ,？比如ATmega8內(nèi)部的模擬比較器,，默認(rèn)是開著的還有ATmega88內(nèi)部的大多數(shù)資源都可以在不用的時(shí)候用軟件關(guān)閉,。
6 盡量使用VMOS做為外部功率擴(kuò)展器件，道理很簡(jiǎn)單VMOS驅(qū)動(dòng)的時(shí)候是電壓行器件驅(qū)動(dòng)是幾乎不產(chǎn)生功耗,，要比普通的晶體管 省電多了,。而且由于VMOS的導(dǎo)通內(nèi)阻低通常只有幾十個(gè)毫歐，在小電流的時(shí)候器件自身發(fā)熱也小,，尤其是小電流是效率遠(yuǎn)比 傳統(tǒng)晶體管要高的多的多,。這里還是建議使用高速VMOS，因?yàn)楦咚賄MOS在開關(guān)速度相當(dāng)高的PWM時(shí)效率會(huì)更高,。
7 片外IC的電源最好都能由MCU的IO控制比如說我們常用的24C02,，由于它是掉電記憶的，所以我們完全可以在它不工作的時(shí)候 對(duì)它關(guān)電源,，以節(jié)約電流還有比如說我們常用的6116的SRAM我們完全可以用單片機(jī)來控制它的片選端口來控制它的工作與休 眠從而節(jié)約電流,。
8 這招也是最毒辣的一招通常我們驅(qū)動(dòng)一些LED器件，完全可以通過PWM來控制從而省略限流電阻,，要知道當(dāng)器件選定后它的內(nèi) 阻也就已經(jīng)確定,，而當(dāng)電源電壓也確定的時(shí)候，就可以通過占空比來確定器件上的電壓從而節(jié)約了限流電阻同時(shí)也就節(jié)約了限 流電阻上面的功耗,，如果用戶使用的是電池,，我們完全還可以不定期的對(duì)電池電壓進(jìn)行檢測(cè)然后改變占空比，從而恒定負(fù)載上 面的電壓,，達(dá)到電源的最大利用率,。