【经验】EFM32系列32位MCU如何实现37uA/MHz低功耗，以便选择合适的电源设计

时间： 2019-02-26 来源：世强

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SILICON LABS公司推出的EFM32系列32位单片机，是ARM内核单片机低功耗的领先者。在正常运行模式下，Cortex-M4内核运行功耗低至80uA/MHz；Cortex-M3内核运行功耗低至64uA/MHz；Cortex-M0内核运行功耗低至37uA/MHz。EFM32为了更好的降低功耗，提供EM0到EM4多种运行模式，在不同模式下，可以运行的外设不同，从而灵活的调节运行模式，降低功耗，达到更低功耗的目的。

在ARM内核的EFM32系列中，最新推出的EFM32TG11系列，采用Cortex-M0内核，最高运行速度48MHz，正常运行模式下，具有最低功耗的37 uA/MHz。根据手册查看电气特性，却有37 uA/MHz、44 uA/MHz不同的运行功耗，对用户造成疑惑。

其实不同的运行功耗是由于采用不同的电源供电设计造成的。Silicon Labs公司根据EFM32TG11的应用提供了三种供电电路：1.VDD直接供电；2.不使用内部DCDC供电；3.使用内部DCDC供电。不同的供电电路如图1到图3所示。

图1 VDD直接供电

图2 不使用内部DCDC供电

图3 使用内部DCDC供电

从图中可以看出，图1和图2类似，均不使用内部DCDC转换，内核供电电压和IO口供电电压相同。而图3使用内部DCDC功能，IO口供电电压为VDD，而内核运行电压由DCDC转换提供，可提供1.8V的低电压。

根据数据手册提供的测试条件VREGVDD = AVDD = IOVDD = 3.3 V, DVDD = 1.8 V，DC-DC output，采用内部48MHz高速晶振全速运行，功耗为37uA/MHz。所以，要得到更低的功耗，需要采用图3的电源设计方式设计，让内核在1.8V的低电压下工作。

也有人会有疑问，如果IOVDD和DVDD都采用1.8V供电呢，是否功耗会更低呢？答案是显而易见的，为了降低功耗，需要设计更低供电电压的芯片，比如DSP采用1V供电，甚至采用0.8V供电。EFM32TG11系列采用1.8V供电，同样可以获得低功耗。根据数据手册所示，VREGVDD = AVDD = DVDD = 1.8 V， DCDC关闭，采用内部48MHz高速晶振全速运行，功耗为44uA/MHz。44uA/MHz比37uA/MHz大，为什么说功耗更低呢？虽然电流略有增加，但电压只有1.8V，功耗P=VA，所以整体功耗更低。但是IO口电压为1.8V，目前大部分产品均采用3.3V供电，接口电平不匹配，会影响芯片之间互通。这种供电设计不常用。

从上面的设计可以看出，EFM32系列32位单片机，具有很好的功耗优势，随着物联网、可穿戴设备的发展，对低功耗的要求越来越高。EFM32系列MCU是低功耗设计的最佳选择。

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