低功耗MCU在家電中的應(yīng)用介紹

最近幾年由于人們對(duì)環(huán)保的重視，市場(chǎng)上開(kāi)始關(guān)注節(jié)能低碳的電子產(chǎn)品，對(duì)家電等電子產(chǎn)品的低功耗性能也提高了要求，低功耗MCU在家庭的各種電器產(chǎn)品上將占據(jù)重要地位。

　在智能家電產(chǎn)品通電后，MCU就開(kāi)始啟動(dòng)，由于MCU所消耗的電流只占整個(gè)家電產(chǎn)品消耗功率的很小一部分，所以通常對(duì)其工作電流大小不作要求，只要產(chǎn)品可以正常工作即可。一直到最近幾年，由于人們?nèi)找嬷匾暛h(huán)保，市場(chǎng)上開(kāi)始關(guān)注節(jié)能低碳的電子產(chǎn)品，對(duì)家電及電子產(chǎn)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(chǎn)品上開(kāi)始占據(jù)重要地位。
　　低功耗MCU的需求原因

　　在電子產(chǎn)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(yīng)造成的問(wèn)題需要大家通過(guò)節(jié)約能源來(lái)解決；另一方面，大量的電池若沒(méi)有按正常渠道回收可能會(huì)造成土地和水資源污染。具體來(lái)說(shuō)，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(lái)自電源插頭，當(dāng)插頭插在插座上，即使家電沒(méi)有啟用也會(huì)消耗一些功率，通常來(lái)說(shuō)這些消耗的功率越少越好。

　　2. 家電若具有時(shí)鐘功能，則當(dāng)插頭離開(kāi)插座后，時(shí)鐘所需的電源需靠?jī)?nèi)部電池提供，因此電池必須能夠維持較長(zhǎng)時(shí)間。

　　3. 具有遙控功能的電器需維持較低的待機(jī)電流。

　　4. 使用電池供電的電器用品其電池使用壽命要越長(zhǎng)越好。

　　5. 使用太陽(yáng)能電池來(lái)代替使用一般電池的電子產(chǎn)品。

　　通過(guò)以上五點(diǎn)可詳細(xì)地說(shuō)明低功耗MCU在家電上的應(yīng)用。就第一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，目前許多家電插頭一直插在插座上，這樣即使沒(méi)有使用也會(huì)消耗部分電流，所以環(huán)保人士才會(huì)極力倡導(dǎo)電器在沒(méi)有使用的時(shí)候把插頭拔掉。但是人們難免有時(shí)候會(huì)忘記拔掉插頭，此時(shí)便可以使用低功耗MCU來(lái)降低待機(jī)電流。

　　為了讓待機(jī)電流降低，MCU需將系統(tǒng)頻率切換為低速模式，如圖1，當(dāng)系統(tǒng)頻率切換為fL時(shí)，MCU內(nèi)部會(huì)將高速振蕩器電路關(guān)掉，以節(jié)省其耗電電流。除此之外，整個(gè)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(huì)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(jī)電流降低，MCU需將系統(tǒng)頻率切換為低速模式

　　另一個(gè)大幅降低待機(jī)電流的方式是MCU進(jìn)入IDLE模式。在此模式下，MCU已經(jīng)不執(zhí)行程序，僅啟動(dòng)部分計(jì)時(shí)功能，MCU每隔一段時(shí)間會(huì)因定時(shí)器溢位而被喚醒。在IDLE模式里，中斷及喚醒功能仍然有效，當(dāng)然也可通過(guò)外部按鍵的方式喚醒MCU，使其離開(kāi)省電模式重新回到一般工作模式。

　　就第二點(diǎn)來(lái)說(shuō)，一般家庭的各種電器用品都可能具有時(shí)鐘功能，尤其是廚房?jī)?nèi)的家電，例如電子鍋、電飯鍋、微波爐、烤箱、烘碗機(jī)、豆?jié){機(jī)、果菜機(jī)等等。以電子鍋為例，平常插頭插在插座上時(shí)，MCU的電源來(lái)自電力公司的交流電，并對(duì)電子鍋內(nèi)部時(shí)鐘的充電電池充電；當(dāng)插頭拔掉時(shí)，電子鍋還要繼續(xù)計(jì)時(shí)，此時(shí)就靠電池提供電源給MCU內(nèi)部的計(jì)時(shí)電路。如果在下次插頭重新插入之前電池耗盡，時(shí)鐘就會(huì)不準(zhǔn)且無(wú)法繼續(xù)計(jì)時(shí)，而且充電電池也可能因?yàn)檫^(guò)度放電而很快損耗掉。

　　為了提供一個(gè)省電的時(shí)鐘功能，MCU必須具有一個(gè)省電的32,768Hz晶體振蕩器電路（LXT），且在MCU進(jìn)入IDLE模式時(shí)，該振蕩器電路還能繼續(xù)工作，時(shí)鐘也可以繼續(xù)計(jì)時(shí)，LCD可以繼續(xù)運(yùn)行，以顯示目前的時(shí)間，這些功能加起來(lái)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(shí)間。圖2顯示了選用LXT作為計(jì)時(shí)來(lái)源時(shí)，最長(zhǎng)可以每秒產(chǎn)生1次計(jì)時(shí)中斷。

圖2 選用LXT作為計(jì)時(shí)來(lái)源時(shí)，最長(zhǎng)可以每秒產(chǎn)生1次計(jì)時(shí)中斷

　　至于第三點(diǎn)，許多家電、音響、電視都會(huì)有遙控器接收電路，以方便使用該電器的各種選項(xiàng)及設(shè)定功能。當(dāng)這些電器關(guān)閉時(shí)，并不是完全關(guān)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(jī)電流一直存在，這也會(huì)造成能源的浪費(fèi)。若是能把此時(shí)的耗電降至最低，對(duì)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(shí)待機(jī)電流的好方法。