环境供电基于单片机的功率损耗
时间：10-02
整理：3721RD
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在创建基于单片机设计的环境能源动力，工程师们可以期待限电甚至间歇性损失。在确保正确的操作，这些设计中，功率监测和复位测序的权力发挥了重要作用。
由环境能量供电，基于单片机的设计，如无线传感器、智能设备，和新兴的物联网（IOT）微粒保持数十年的理想承诺，无电池操作。在实践中，任何实际的环境源很可能周期低于最低限度的要求功率水平，甚至暂时下降到零，因为，说，一个阴影穿过一个太阳能电池或振动驱动压电换能器的下降。
能源存储设备，如超级电容器、薄膜电池可以在环境能量下降或亏损期间提供持续的动力。然而，在任何实际的设计中，即使在超低功耗的睡眠模式下，漏电流和单片机的功耗也最终会耗尽可用的功率储备。事实上，设计师不能简单地依赖于微控制器的低功耗模式，以确保在能源有限的收获设计可用的功率。一个典型的基于单片机的无线传感器可能会消耗显着更大的整体功耗，而在扩展睡眠状态比在激活状态（图1）。
图1：低占空比的应用，如无线温度传感器，可以发现甚至超低功耗MCU消耗延长睡眠状态更全面的能力比在活跃状态
事实上，典型的能量采集的设计可能在部署生命周期遇到临时掉电或断电。如果允许继续操作，MCU可以进入未定义的状态，和存储设备，如锂离子电池，可以成为过放电甚至遭受造成损害。因此，工程师们需要确保他们的能量收集系统适当的响应损失的权力，并恢复通过电源复位时，足够的能量可用。
在传统的基于单片机的系统中，工程师可以预期，在复位的电源将可靠地执行，并迅速恢复正常运行。然而，在能量收集的设计，与环境源的能量限制，需要更多的关注，在复位过程本身的力量。上电复位比正常工作需要更多的能量。通常需要更多的能量，而不是持续的基础上，从能量收集的能量供应。因此，工程师通常需要采用集成电路和设计技术，延迟启动的电源复位，直到能量采集系统可以积累足够的能量，以完成上电复位过程。
设计人员可以实现成功的电源复位的能量采集设计，使用一个简单的电路，可以监测电源电压，使供应的负载只有当电压水平从能量收集阶段超过规定的阈值。通常情况下，系统会从它的初级储能元件断开系统的电池保护电路的无动力状态启动运行。当能量开始从能量收割机流动时，它通常会被引导到专门负责一个电容器，该电容器将用于随后提供能量的重置。由于这个电容器充电，负载将保持断开，以减少任何额外的功率消耗。
图2：在一个受控的动力心脏复位电路与电压比较器的功能，将单片机从能源收割机到存储电容器积累足够的能量保证单片机上电复位序列完整的执行装置
在这个电中心，LTC2935是超低电源电压监测电路的设计提供了系统初始化、电源故障警告，并重新生成功能。随着配置的复位阈值，该设备提供了一个即将到来的低电压条件通过其电源故障输出信号的早期预警。
设计人员还可以利用电压调节器和转换器提供的“电源良好”信号。例如，低压降（LDO）等监管机构fan2558仙童半导体和半导体ncp3337集成比较器提供电源良好信号专用输出引脚（图3）。
图3：LDO稳压器如半导体ncp3337集成比较器提供“好”的信号时，输出电压达到或超过指定的阈值电压
设计师可以采取类似的方法使用的DC / DC降压转换器的如德克萨斯仪器tps62125。的tps62125包括精密低功耗使比较器可用于解决系统比功率和要求提供电源良好信号。使能比较器消耗只有6μ静态电流和特点1.2 V典型准确的阈值，以及一个可调节的滞后性。
在实践中，电源复位电路往往插入一个简短的延迟发出后，使能达到所需的电压阈值功率。额外的延迟允许额外的时间为功率存储设备，以充分充电和输出源来解决。因此，设备制造商将建立在一个延迟到他们的集成电源良好的电路，使功率良好的信号。例如，在fan2558具有固定的2毫秒的输出电压达到阈值和电源良好信号成为启用之间的延迟。
设计人员还可以找到允许可编程延迟的设备。例如，麦克雷尔mic5249 LDO功能复位延迟可编程电源。在这里，设计人员可以设置所需的延迟时间使用电容器的大小，根据以下公式：
简单的电压监测电路和电源良好的信号输出，解决了许多基于单片机的节能设计的基本要求。对于更复杂的电源排序要求，电力主管集成电路，如德克萨斯仪器tps3619和线性技术ltc2928，提供更先进的功能。线性技术ltc2928 IC允许设计师序列阈值，秩序，和时间在四个不同的频道，只有很少的外部元件。
结论
能量收集技术，使设计人员能够确保持续经营的单片机为基础的设计多年。然而，环境的能量水平的降低可导致间歇性限电和断电。在环境为动力的基于单片机的设计，传统的上电复位功能可能是不足以恢复操作以下电源损耗。使用现有的集成电路和功率测序技术，工程师可以确保可靠的电源复位，尽管通常遇到的限制，在能源收获设计。
由环境能量供电，基于单片机的设计，如无线传感器、智能设备，和新兴的物联网（IOT）微粒保持数十年的理想承诺，无电池操作。在实践中，任何实际的环境源很可能周期低于最低限度的要求功率水平，甚至暂时下降到零，因为，说，一个阴影穿过一个太阳能电池或振动驱动压电换能器的下降。
能源存储设备，如超级电容器、薄膜电池可以在环境能量下降或亏损期间提供持续的动力。然而，在任何实际的设计中，即使在超低功耗的睡眠模式下，漏电流和单片机的功耗也最终会耗尽可用的功率储备。事实上，设计师不能简单地依赖于微控制器的低功耗模式，以确保在能源有限的收获设计可用的功率。一个典型的基于单片机的无线传感器可能会消耗显着更大的整体功耗，而在扩展睡眠状态比在激活状态（图1）。
图1：低占空比的应用，如无线温度传感器，可以发现甚至超低功耗MCU消耗延长睡眠状态更全面的能力比在活跃状态
事实上，典型的能量采集的设计可能在部署生命周期遇到临时掉电或断电。如果允许继续操作，MCU可以进入未定义的状态，和存储设备，如锂离子电池，可以成为过放电甚至遭受造成损害。因此，工程师们需要确保他们的能量收集系统适当的响应损失的权力，并恢复通过电源复位时，足够的能量可用。
在传统的基于单片机的系统中，工程师可以预期，在复位的电源将可靠地执行，并迅速恢复正常运行。然而，在能量收集的设计，与环境源的能量限制，需要更多的关注，在复位过程本身的力量。上电复位比正常工作需要更多的能量。通常需要更多的能量，而不是持续的基础上，从能量收集的能量供应。因此，工程师通常需要采用集成电路和设计技术，延迟启动的电源复位，直到能量采集系统可以积累足够的能量，以完成上电复位过程。
设计人员可以实现成功的电源复位的能量采集设计，使用一个简单的电路，可以监测电源电压，使供应的负载只有当电压水平从能量收集阶段超过规定的阈值。通常情况下，系统会从它的初级储能元件断开系统的电池保护电路的无动力状态启动运行。当能量开始从能量收割机流动时，它通常会被引导到专门负责一个电容器，该电容器将用于随后提供能量的重置。由于这个电容器充电，负载将保持断开，以减少任何额外的功率消耗。
图2：在一个受控的动力心脏复位电路与电压比较器的功能，将单片机从能源收割机到存储电容器积累足够的能量保证单片机上电复位序列完整的执行装置
在这个电中心，LTC2935是超低电源电压监测电路的设计提供了系统初始化、电源故障警告，并重新生成功能。随着配置的复位阈值，该设备提供了一个即将到来的低电压条件通过其电源故障输出信号的早期预警。
设计人员还可以利用电压调节器和转换器提供的“电源良好”信号。例如，低压降（LDO）等监管机构fan2558仙童半导体和半导体ncp3337集成比较器提供电源良好信号专用输出引脚（图3）。
图3：LDO稳压器如半导体ncp3337集成比较器提供“好”的信号时，输出电压达到或超过指定的阈值电压
设计师可以采取类似的方法使用的DC / DC降压转换器的如德克萨斯仪器tps62125。的tps62125包括精密低功耗使比较器可用于解决系统比功率和要求提供电源良好信号。使能比较器消耗只有6μ静态电流和特点1.2 V典型准确的阈值，以及一个可调节的滞后性。
在实践中，电源复位电路往往插入一个简短的延迟发出后，使能达到所需的电压阈值功率。额外的延迟允许额外的时间为功率存储设备，以充分充电和输出源来解决。因此，设备制造商将建立在一个延迟到他们的集成电源良好的电路，使功率良好的信号。例如，在fan2558具有固定的2毫秒的输出电压达到阈值和电源良好信号成为启用之间的延迟。
设计人员还可以找到允许可编程延迟的设备。例如，麦克雷尔mic5249 LDO功能复位延迟可编程电源。在这里，设计人员可以设置所需的延迟时间使用电容器的大小，根据以下公式：
简单的电压监测电路和电源良好的信号输出，解决了许多基于单片机的节能设计的基本要求。对于更复杂的电源排序要求，电力主管集成电路，如德克萨斯仪器tps3619和线性技术ltc2928，提供更先进的功能。线性技术ltc2928 IC允许设计师序列阈值，秩序，和时间在四个不同的频道，只有很少的外部元件。
结论
能量收集技术，使设计人员能够确保持续经营的单片机为基础的设计多年。然而，环境的能量水平的降低可导致间歇性限电和断电。在环境为动力的基于单片机的设计，传统的上电复位功能可能是不足以恢复操作以下电源损耗。使用现有的集成电路和功率测序技术，工程师可以确保可靠的电源复位，尽管通常遇到的限制，在能源收获设计。