嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 M 1 1 1 7 A D JDCDC開關(guān)電源 ? Boost升壓型電源 ? Buck降壓型電源 Boost升壓型電源變換電路原理 ? 當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，二極管可防止電容對(duì)地放電，輸入電源對(duì)電感充電；當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí)，電感存儲(chǔ)的電能向電容充電，使電容兩端電壓升高。 ? 隨著 CMOS門電路狀態(tài)的改變，負(fù)載電容上不斷發(fā)生充、放電過程，從而產(chǎn)生功耗，這就是電容充放電功耗 ? 電容充放電引起的平均動(dòng)態(tài)功耗 ? 占門電路全部功耗的 70%到 90% FVCP DDLturn 2?? FVC DDL 2FVCP DDLtu rn 2?CMOS門電路瞬時(shí)導(dǎo)通功耗 Pshort ? 實(shí)際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)移曲線并不是理想的方形， BCDE時(shí)間不為零，零內(nèi)阻的 MOS管會(huì)在電源與地之間形成直接短路的現(xiàn)象 ? 對(duì)大多數(shù)芯片，瞬時(shí)導(dǎo)通功耗占總動(dòng)態(tài)功耗的 5%到10% VO U TVI N0VD DVD DA BCDE F0 . 5 VD D0 . 5 VD DID DVI N0VD DA BC DE F0 . 5 VD D電路功耗的組成 ? P=Pturn+PShort+PLeakage ： CMOS門電路總的平均動(dòng)態(tài)功耗 ? 電容充放電功耗和瞬時(shí)導(dǎo)通功耗組成的動(dòng)態(tài)功耗是主要因素，靜態(tài)功耗的影響較小 ? 動(dòng)態(tài)功耗是總功耗的主要部分，但靜態(tài)功耗也是不可忽視的一部分 電路系統(tǒng)功耗設(shè)計(jì)的基本原則 ? 電源電壓宜低不宜高 ，工作電壓的降低可以顯著減少系統(tǒng)功耗。電平發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生瞬間的大電流，并引起負(fù)載電容的充 /放電，產(chǎn)生較大功耗 ? 動(dòng)態(tài)功耗是影響系統(tǒng)功耗的主要因素 CMOS非門電路結(jié)構(gòu) ? 當(dāng) VIN=0V時(shí)， TN截止， TP導(dǎo)通， VOUT≈VDD，為高電平 ? 當(dāng) VIN=VDD時(shí)， TN導(dǎo)通，TP截止， VOUT≈0V，為低電平 ? CMOS非門電路在靜止?fàn)顟B(tài)下，總有一個(gè) MOS管處于截止?fàn)顟B(tài) (nW級(jí)功耗 ) ? CMOS門電路動(dòng)態(tài)功耗包括兩個(gè)部分：電容充放電功耗、瞬時(shí)導(dǎo)通功耗 P M O S 管 ： TPN M O S 管 ： TN負(fù) 載 電 容 ： CLVD DVI NVO U TCMOS門電路電容充放電功耗 Pturn ? 當(dāng)輸入翻轉(zhuǎn)為“ 0”時(shí)， TP導(dǎo)通，電源通過PMOS向負(fù)載電容充電 ? 當(dāng)輸入翻轉(zhuǎn)為“ 1” 時(shí)，負(fù)載電容通過 TN向地放電。通常情況下，先由外部直流電源或電池提供初級(jí)的直流供電，在電路板上再用 DCDC電源電路將輸入電壓變換為電路需要的各種電壓 ? DCDC電源電路會(huì)產(chǎn)生功耗， 電壓轉(zhuǎn)換效率 越低，功耗越大。輸出電壓與方波的占空比及開關(guān)頻率有關(guān)。在一個(gè)設(shè)計(jì)合理的低功耗嵌入式系統(tǒng)中，往往是軟件控制著系統(tǒng)各個(gè)硬件部件（如處理器、存儲(chǔ)器、外部控制器、總線等），在完成系統(tǒng)任務(wù)的前提下，在功能、性能和功耗間取得最佳的平衡
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