01 電流消耗

 

今天一切都聲稱是低功率（LP）。下一代應用程序可能隻有輕微的功率減小就已經貼上了低功率LP標簽。對於電池供電的係統


，必須考慮實際的電流消耗與電池容量的關係。

 

可穿戴式，便攜式和許多IoT應(ying)用(yong)被(bei)迫(po)使(shi)用(yong)最(zui)少(shao)的(de)能(neng)量(liang)以(yi)減(jian)小(xiao)功(gong)耗(hao)。利(li)用(yong)低(di)電(dian)壓(ya)電(dian)源(yuan)是(shi)一(yi)個(ge)很(hen)好(hao)的(de)起(qi)點(dian)，因(yin)為(wei)大(da)多(duo)數(shu)耗(hao)散(san)都(dou)具(ju)有(you)歐(ou)姆(mu)特(te)性(xing)。選(xuan)擇(ze)並(bing)優(you)化(hua)電(dian)路(lu)以(yi)實(shi)現(xian)最(zui)低(di)功(gong)耗(hao)。不(bu)同(tong)元(yuan)件(jian)的(de)比(bi)較(jiao)說(shuo)明(ming)了(le)單(dan)個(ge)電(dian)流(liu)消(xiao)耗(hao)的(de)大(da)小(xiao)：微控製器單元（MCU）不需要連續運行！

 

02 電流消耗隨時間變化

 

示例：無線遠程監控模塊。功能：根據控製係統的變化定期檢查傳感器

，並且將大偏差值傳輸到基站。（Implementation A）在典型情況下

，動作發生在時間a）的隨機點。動作b）消耗最大電流。微控製器c）一直在運行以及時準備好以捕獲必要的動作。集成在微控製器d）中的RTC允許對動作加時間戳。e）顯示了總的電流消耗。

 

借助LOW POWER RTC模塊(Implementation B），微控製器僅定期起來查看是否有動作要處理c''''''''），其他沒有事件處理的時間恢複到休眠模式
，因此平均電流c''''''''''''''''）可能降低到技術上的最小值。在實際情況下，動作時間（MCU處理事件）可能隻是持續時間很短，隻占整個時間段的一小部分，因此節省f）代表了主要部分。

 

 

03 在係統級別上進行低功耗劃分

 

在設計早期階段考慮供電架構架構是一種良好的做法。電源線應按照不同功能塊可以完全關閉的方式進行布線。

 

3.1過程監視模塊的通用示例

 

a）理想情況下，所有傳感器都會連續激活（每秒1000次），但這是至關重要的嗎？仔細研究每個單獨的塊可以探索降低功耗的潛力，隻需延長采樣之間的時間。

b）傳感器1：隻要溫度<55°C
，每分鍾隻需讀取一次。當溫度高於55°C，必須每10秒檢查一次。

c）傳感器2：水位不能快速變化，因此每15分鍾檢查一次就足夠了。

d）通信：通信模塊將在固定時間每天通信一次，或者在參數超過臨界限值時立即通信。

 

3.2 關鍵點

 

關閉電源後，檢查所有線路的漏電流。標準FET開關很容易泄漏幾μA數(shu)量(liang)級(ji)的(de)電(dian)流(liu)。具(ju)有(you)開(kai)漏(lou)配(pei)置(zhi)的(de)通(tong)信(xin)線(xian)路(lu)也(ye)是(shi)潛(qian)在(zai)的(de)漏(lou)電(dian)流(liu)來(lai)源(yuan)。確(que)保(bao)上(shang)拉(la)電(dian)阻(zu)連(lian)接(jie)到(dao)控(kong)製(zhi)器(qi)電(dian)源(yuan)。用(yong)於(yu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)二(er)極(ji)管(guan)必(bi)須(xu)是(shi)低(di)泄(xie)漏(lou)肖(xiao)特(te)基(ji)型(xing)。

 

必須關閉測試頻率輸出並配置為最低功耗。

 

04 控製活動級別

 

在以下情況下達到最低的係統功耗：

 

 

隻有一個超低功耗設備始終保持開啟狀態，控製定期喚醒並保持時間。

 

關閉所有其他塊，如果不可行，該模塊需要進入休眠狀態或最低功耗空閑模式。這可能意味著>> 95％的時間內唯一的需要供電的電路是RTC模塊。

 

05 選擇關鍵器件

 

5.1 EPSON的RTC模塊

      

EPSON的RTC模塊優於具有單獨Xtal的通用RTC，尤其適用於物聯網和電源關鍵應用。以EPSON的RX8111,RX4111,RX8010SJ 等為例，將RTC電路與32.768 kHz晶振集成到模塊中
，具有如下的優勢：

 

·RX8111CE

 

 

RX8111是一款擁有I2C接口和溫度補償功能的新型實時時鍾芯片
，RTC模塊體積很小，具有內置的頻率調整後的32.768 kHz晶體單dan元yuan和he自zi動dong電dian池chi切qie換huan功gong能neng。還hai配pei備bei了le時shi間jian戳chuo功gong能neng，用yong於yu記ji錄lu和he存cun儲chu時shi間jian信xin息xi。適shi合he用yong於yu工gong廠chang自zi動dong化hua設she備bei
，辦ban公gong設she備bei
，手shou持chi終zhong端duan，安an全quan設she備bei和he其qi他ta小xiao型xing電dian子zi產chan品pin等deng產chan品pin。

 

·RX4111CE

 

 

RX4111是一款擁有SPI接口和溫度補償功能的新型實時時鍾芯片，RTC模塊體積很小
，具有內置的頻率調整後的32.768 kHz晶體單dan元yuan和he自zi動dong電dian池chi切qie換huan功gong能neng。還hai配pei備bei了le時shi間jian戳chuo功gong能neng，用yong於yu記ji錄lu和he存cun儲chu時shi間jian信xin息xi。適shi合he用yong於yu工gong廠chang自zi動dong化hua設she備bei
，辦ban公gong設she備bei，手shou持chi終zhong端duan
，安an全quan設she備bei和he其qi他ta小xiao型xing電dian子zi產chan品pin等deng產chan品pin。

 

·RX8010SJ

 

 

1.高可靠性及穩定性，采用內置32.768KHz晶體, 減輕用戶對電路匹配的負擔和環境對晶體電路的影響。

 

2.軟件對於係統的工作狀態需要進行監控，以保證數據的正確和可靠性。8010 提供一個標誌 VLF，該標誌位的主要功能是檢測內部晶體是否停振，當係統受到幹擾或重新上電複位，VLF 就有可能被置位。獨立的RTC模塊可以作為完全獨立的看門狗來監控執行期間的軟件。

 

3.SOP 8 小型化封裝, 引腳兼容NXP, Maxim/Dallas等多家RTC. 用戶可再現有的電路上方便應用測試。

 

 

4.由於振蕩器電路采用密封封裝，外部無法觸及高阻抗觸點，因此可承受惡劣的環境條件，如潮濕和灰塵汙染。晶體和RTC電路的距離非常小降低了對雜散信號耦合的敏感性。

 

5.時鍾精度5 /-23PPM,由EPSON工廠出廠時每片調整,以保證精度要求。

 

 

5.2作為RTC的備用電源

，鬆下紐扣電池很受歡迎。一顆穩定的電池所帶來的效果，會大大延續產品的使用壽命。

 

 

鬆下的一次性紐扣電池CR2032
，它的特性如下:

 

· 體積小：Φ20毫米，厚度3.2毫米

· 恒定電源電壓：3.0 V

· 容量：225 mAh

· 高可用性

· 知名品牌：Panasonic

    

下圖為鬆下常見的CR-2032電池，在20°常溫環境下，配合Epson nA級別RTC，可以達到15年以上持續供電
，保持產品在任何情況下，是RTC備電的穩定的後勤保障。

 

 

而這一切的秘密，來源於鬆下電池的低內阻。

 

•內(nei)阻(zu)是(shi)指(zhi)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)電(dian)池(chi)時(shi)所(suo)受(shou)到(dao)的(de)阻(zu)力(li)。電(dian)池(chi)的(de)內(nei)阻(zu)是(shi)化(hua)學(xue)電(dian)源(yuan)的(de)一(yi)個(ge)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)參(can)數(shu)，它(ta)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)電(dian)池(chi)的(de)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)，工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)，輸(shu)出(chu)的(de)能(neng)量(liang)與(yu)功(gong)率(lv)，從(cong)功(gong)率(lv)和(he)能(neng)量(liang)輸(shu)出(chu)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan)化(hua)學(xue)電(dian)源(yuan)的(de)內(nei)阻(zu)越(yue)小(xiao)越(yue)好(hao)。

 

•電池內阻與材料（正負極材料，隔膜，電解液等），結構以及裝配過程有關。一顆“好”的電池應該保證在產品的後期，也要保持低內阻，才能確保其產品的穩定性。

 

另外，鬆下還擁有全業界最穩定的一次鋰氟化碳電池（BR電池）係列，溫度範圍更廣
，持續放電能力更強。

 

 

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