延长便携式工业测量设备电池寿命的诀窍

时间： 2016-01-21 来源：全球电池网

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对于便携应用而言，电池寿命至关重要。如烟雾探测器、安全设备和自动调温器等应用，工厂原装的电池通常被要求能够维持长达10年以上的工作时间。因此，延长电池寿命已成为便携式应用设计中的关键组成部分。

为了最大程度地延长电池寿命，设计师需要将系统的平均电流消耗降至最低。要实现这个目的，采用多种低功耗工作模式及选用合适的元器件就非常重要。就低功耗工作模式而言，其中就包括关断模式和实时时钟待机操作模式。而主要的元器件包括：微控制器（MCU）、电源和信号链路元件。由于各种MCU在成本、外设设计、CPU架构及片上资源集成度等方面的差异日益增多，要为具体应用选择一款最佳的MCU变得更具挑战性。

对于便携式工业测量应用而言，要挑选出最适合的MCU，就须优先考虑个中的关键应用需求，如拥有更长的电池寿命、高性能的模拟外设和丰富的用户接口。右文谈到了一些实现最长电池寿命的诀窍，供设计人员参考。

1）尽量将待机模式的电流消耗降至最低。在许多便携式应用中，在超过99%的时间内，CPU都处于空闲状态。这种情况下，电流消耗会逐渐向空闲模式过渡，在这种模式下，既可以进入完全关断模式或等待外部中断直至被唤醒的模式，又可利用定时器进行实时时钟操作。

2）选用唤醒时间最短的MCU。MCU在工作模式下电流消耗最大。在MCU唤醒过程中，也就是从空闲模式进入工作状态时，CPU消耗的却是数值要高出很多的工作模式电流。因此，设计人员应该考虑选用唤醒和代码执行速度越快越好的MCU。一般而言，我们将从产生中断到时钟恢复快速稳定运行之间的这段时间定义为唤醒时间。

3）采用低功耗欠压复位（BOR）保护。任何便携应用都需要BOR或低压检测功能，以此确保在电源电压降至低于规定值时，系统能自动复位。许多MCU都具备欠压保护功能，但也额外增加了20至70微安的电流消耗。由于此项保护功能必须一直处于工作状态，设计人员应考虑采用低功耗的BOR功能。

4）尽可能高地提高集成度。某些MCU整合的功能，无须在板上采用高分辨率A/D、运算放大器和12位D/A。这些集成的功能可进行寄存器通信，从而取代了电流消耗更大的串行通信。在电路板上添加任何元器件，都会导致漏电流增大。

世强代理的EFM8SB Sleepy Bee MCU是SILICON LABS最节能的8位芯片，提供业界领先的睡眠模式电流（50nA，带有存储器内容保持和欠压检测）和超快速2μs唤醒时间。这类MCU具有高达25MHz的内核速率，2-64kB的闪存空间。此外，这类MCU也集成了最佳的电容式感应控制器，提供超低功耗<1μA的触摸唤醒能力，取消了一些产品通常所需的on/off开关。这些节能的MCU非常适用于基于触摸感应、电池供电型IoT和需要长电池寿命和优异能效人机接口的工业应用。

图：EFM8 Sleepy Bee框图

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小小哥布林 Lv7. 资深专家 2018-02-18

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数据手册 - SILICON LABS - Rev. 1.4 - 2017年02月24日 PDF 中文下载