電源管理技術(shù)及計(jì)算

　　引言

　　本應(yīng)用筆記討論電源管理技術(shù)及計(jì)算C8051F00x和C8051F01x SoC中的功率消耗的方法。很多應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功耗有嚴(yán)格的要求，也存在幾種不以犧牲性能為代價(jià)的降低功耗的方法。計(jì)算預(yù)計(jì)功耗對(duì)于說(shuō)明系統(tǒng)的供電要求是很重要的。

　　關(guān)鍵點(diǎn)

　　供電電壓和系統(tǒng)時(shí)鐘頻率對(duì)功率消耗有很大影響。

　　C8051F的SoC有兩種電源管理方式：等待和停止。

　　功率消耗可以作為系統(tǒng)時(shí)鐘、電源電壓和被允許的外設(shè)的函數(shù)來(lái)計(jì)算。

　　降低功耗的方法

　　CMOS數(shù)字邏輯器件的功耗受供電電壓和系統(tǒng)時(shí)鐘（SYSCLK）頻率的影響。可以通過(guò)調(diào)整這些參數(shù)來(lái)降低功耗，設(shè)計(jì)者也很容易控制這些參數(shù)。本節(jié)討論這些參數(shù)及它們對(duì)功率消耗的影響。

　　降低系統(tǒng)時(shí)鐘頻率

　　在CMOS數(shù)字邏輯器件中 功耗與系統(tǒng)時(shí)鐘（SYSCLK）頻率成正比：

　　功耗 = CV2f

　　其中：C是CMOS的負(fù)載電容，V是電源電壓，f是SYSCLK的頻率。

　　方程1. CMOS功率方程

　　C8051Fxxx系列器件的系統(tǒng)時(shí)鐘可以來(lái)自內(nèi)部振蕩器或一個(gè)外部時(shí)鐘源。外部源可以是一個(gè)CMOS時(shí)鐘、RC電路、電容、或晶體振蕩器。內(nèi)部振蕩器可提供四個(gè)時(shí)鐘頻率：2、4、8 和16 MHz 很多不同的頻率可以通過(guò)使用外部振蕩器得到。為了節(jié)省功耗，設(shè)計(jì)者必須知道給定應(yīng)用所需要的最高SYSCLK頻率和精度。一個(gè)設(shè)計(jì)可能需要一個(gè)在器件全部工作時(shí)間內(nèi)保持不變的SYSCLK頻率。在這種情況下，設(shè)計(jì)者將選擇滿足要求的最低頻率，采用消耗最低功率的振蕩器配置。典型的應(yīng)用包括串行通信和必須用ADC完成的周期性采樣。

　　某些操作可能要求高速度，但只是在很短的，斷續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi) 這種情況在某些時(shí)候被稱(chēng)為"猝發(fā)"操作

　　在C8051Fxxx中，SYSCLK頻率可在任何時(shí)刻改變，因此器件平時(shí)可工作在較低的頻率 直到某個(gè)需要高速操作的條件發(fā)生。

　　切換系統(tǒng)時(shí)鐘源的兩個(gè)例子是：（1）內(nèi)部振蕩器/外部晶體配置，（2）外部晶體/RC振蕩器配置。如果器件偶爾進(jìn)行高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并使用一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘為數(shù)據(jù)提供時(shí)間戳，則一個(gè)內(nèi)部振蕩器和外

　　部晶體的組合將是最理想的，在采樣操作期間應(yīng)使用高速內(nèi)部振蕩器。采樣結(jié)束后，使用一個(gè)外部32kHz晶體以維持實(shí)時(shí)時(shí)鐘。一旦重新需要高速操作，器件將切換到內(nèi)部振蕩器（見(jiàn)圖1）。在應(yīng)用筆記 "AN008 - 實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘"中給出了這種操作過(guò)程的一個(gè)例子。

圖1. 內(nèi)部振蕩器和外部晶體源配置