最近幾年由于人們對環(huán)保的重視,，市場上開始關注節(jié)能低碳的電子產品,，對家電" title="家電">家電等電子產品的低功耗" title="低功耗">低功耗性能也提高了要求，低功耗MCU" title="MCU">MCU在家庭的各種電器產品上將占據(jù)重要地位,。

　在智能家電產品通電后,，MCU就開始啟動，由于MCU所消耗的電流只占整個家電產品消耗功率的很小一部分,，所以通常對其工作電流大小不作要求,，只要產品可以正常工作即可。一直到最近幾年,，由于人們日益重視環(huán)保,，市場上開始關注節(jié)能低碳的電子產品，對家電及電子產品的低耗能也提高了要求,，因此低功耗MCU在家庭的各種電器產品上開始占據(jù)重要地位,。
　　低功耗MCU的需求原因

　　在電子產品上需要低功耗MCU的原因大部分出自環(huán)保的考慮：一方面，地球溫室效應造成的問題需要大家通過節(jié)約能源來解決,；另一方面,，大量的電池若沒有按正常渠道回收可能會造成土地和水資源污染。具體來說,，低功耗MCU的需求可以歸納為以下幾種情況,。

　　1. 一般家電電源來自電源插頭，當插頭插在插座上,，即使家電沒有啟用也會消耗一些功率，通常來說這些消耗的功率越少越好,。

　　2. 家電若具有時鐘功能,，則當插頭離開插座后，時鐘所需的電源需靠內部電池提供,，因此電池必須能夠維持較長時間,。

　　3. 具有遙控功能的電器需維持較低的待機電流。

　　4. 使用電池供電的電器用品其電池使用壽命要越長越好,。

　　5. 使用太陽能電池來代替使用一般電池的電子產品,。

　　通過以上五點可詳細地說明低功耗MCU在家電上的應用。就第一點來說,，目前許多家電插頭一直插在插座上,，這樣即使沒有使用也會消耗部分電流，所以環(huán)保人士才會極力倡導電器在沒有使用的時候把插頭拔掉,。但是人們難免有時候會忘記拔掉插頭,，此時便可以使用低功耗MCU來降低待機電流。

　　為了讓待機電流降低,，MCU需將系統(tǒng)頻率切換為低速模式,，如圖1,，當系統(tǒng)頻率切換為fL時，MCU內部會將高速振蕩器電路關掉,，以節(jié)省其耗電電流,。除此之外，整個MCU執(zhí)行指令的耗電電流因系統(tǒng)頻率切換為fL的緣故也會大幅降低,，兩者的耗電比例最大可以相差100倍（2毫安與20微安的差異）（注：圖中高頻系統(tǒng)振蕩器有3種選擇,，低頻系統(tǒng)振蕩器有2種選擇，一般高頻的系統(tǒng)振蕩器約在0.4MHz以上,，低頻系統(tǒng)振蕩器約32kHz）,。

圖1 為了讓待機電流降低，MCU需將系統(tǒng)頻率切換為低速模式

　　另一個大幅降低待機電流的方式是MCU進入IDLE模式,。在此模式下,，MCU已經不執(zhí)行程序，僅啟動部分計時功能,，MCU每隔一段時間會因定時器溢位而被喚醒,。在IDLE模式里，中斷及喚醒功能仍然有效,，當然也可通過外部按鍵的方式喚醒MCU,，使其離開省電模式重新回到一般工作模式。

　　就第二點來說,，一般家庭的各種電器用品都可能具有時鐘功能,，尤其是廚房內的家電，例如電子鍋,、電飯鍋,、微波爐、烤箱,、烘碗機,、豆?jié){機、果菜機等等,。以電子鍋為例,，平常插頭插在插座上時，MCU的電源來自電力公司的交流電,，并對電子鍋內部時鐘的充電電池充電,；當插頭拔掉時，電子鍋還要繼續(xù)計時,，此時就靠電池提供電源給MCU內部的計時電路,。如果在下次插頭重新插入之前電池耗盡，時鐘就會不準且無法繼續(xù)計時,，而且充電電池也可能因為過度放電而很快損耗掉,。

　　為了提供一個省電的時鐘功能,，MCU必須具有一個省電的32,768Hz晶體振蕩器電路（LXT），且在MCU進入IDLE模式時,，該振蕩器電路還能繼續(xù)工作,，時鐘也可以繼續(xù)計時，LCD可以繼續(xù)運行,，以顯示目前的時間,，這些功能加起來的耗電流必須要足夠低才可以讓電池供電，并維持更久的時間,。圖2顯示了選用LXT作為計時來源時,，最長可以每秒產生1次計時中斷。

圖2 選用LXT作為計時來源時,，最長可以每秒產生1次計時中斷

　　至于第三點,，許多家電、音響,、電視都會有遙控器接收電路,，以方便使用該電器的各種選項及設定功能。當這些電器關閉時,，并不是完全關閉電源,，遙控器的接收電路還在繼續(xù)工作，除非把插頭拔掉,，否則待機電流一直存在,，這也會造成能源的浪費。若是能把此時的耗電降至最低,，對節(jié)能省電也有不小的幫助,，接收遙控器電路的MCU如果本身使用低功耗MCU就是降低此時待機電流的好方法。

　　為了能夠隨時偵測到遙控器發(fā)射的紅外線載波信號,，紅外線的接收電路必須永遠保持工作狀態(tài)，為此基本的耗電是免不了的,，節(jié)能的可行方法是將MCU的系統(tǒng)頻率降低,，讓MCU運行在可以接受紅外線遙控器信號的最低工作頻率，從而節(jié)省其工作時的耗電,。

　　在圖1的例子中,，MCU的系統(tǒng)頻率可以在fH、fH/2,、fH/4,、fH/8、fH/16,、fH/32,、fH/64,、fL等8種頻率中進行選擇，所以MCU可以根據(jù)本身的工作內容需求,，選擇適合當時工作的系統(tǒng)頻率,，從而完成良好的電源管理。

圖3 HT66FX0系統(tǒng)頻率與工作電流的關系：統(tǒng)頻率降低,，工作電流也會跟著降低

　　圖3說明了在同樣電壓下,，系統(tǒng)頻率降低，工作電流也會跟著降低,。在電壓5V,、系統(tǒng)頻率12MHz時，MCU的工作電流約3mA,；但是當系統(tǒng)頻率選擇fH/2,，也就是6MHz時，工作電流降至2.2mA,，約減少27%,；當系統(tǒng)頻率選擇fH/4，也就是3MHz時,，工作電流約降至1.5mA,，比工作在12MHz時約減少50%。

　　家用電器的省電設計構思

　　第四點意味著對使用電池的產品而言,，在符合成本的原則下,，應選擇消耗功率最小的MCU，因為電池廢棄物的處理對環(huán)境影響很大,，且電池內部的重金屬會污染水資源及土地,。比如家庭中廚房秤、遙控器以及某些具有時鐘功能的小家電都會使用到電池,，若是使用低功耗MCU,，則可以減少電池用量，從而減少環(huán)境污染,。減少電池用量可以從降低MCU的工作電流做起,，同樣功能的MCU，若是選擇消耗電流減少一半的,，則電池使用壽命將增加一倍,，這樣不僅減少購買電池的費用，也減少了電池的使用量,。

　　第五點中提到使用太陽能電池,，這可更進一部減少電池的用量，對環(huán)境保護將發(fā)揮最大的效果。我們?？吹揭恍╇娮佑嬎闫魇褂锰柲軄砉╇?，如果低功耗MCU工作的電流及電壓都大幅降低，則也有機會使用太陽能電池,。在功耗需求較低的產品上,，如溫度計、濕度計,、體溫計,、電子表、LCD顯示電子鐘等,，使用小瓦數(shù)的太陽能電池就足夠應付MCU所消耗的電流,。太陽能是最環(huán)保的能源，只要有太陽,，產品就可以工作,，不需擔心電池耗盡問題，也不需更換電池,，因而也不會造成環(huán)境污染,。

　　對第四點及第五點來說，使用可以工作在1.5V的MCU是最佳的解決方法,，因為1.5V MCU除了可以使用1顆電池供電外,，其本身所消耗的電流也可以降至最低。但因為1.5V MCU技術難度較高,，市面上并不多見,。盛群半導體提供的HT46R01M、HT46R02M,、HT48R01M,、HT48R02M MCU就是工作電壓為1.5V的MCU。

　　結語

　　低功耗MCU在家電產品上的應用將會越來越廣,，同時因為技術的進步,，低功耗MCU將會有越來越多的產品出現(xiàn)，幾乎每一家MCU大廠都提供低功耗MCU讓客戶選擇,，例如盛群半導體的Tiny Power MCU系列,，不管是一次刻錄的還是多次刻錄的都可提供，選擇適合產品使用的低功耗MCU也非常重要,。