微芯超低功耗MCU为产品进一步提高电池寿命 产品, 电池, 开发

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关键词： MCU , 超低功耗 , 电池寿命

在单片机(MCU)系统的设计过程中，开发人员常常需要开发电池寿命接近最终产品使用寿命的应用。例如：在设计便携医疗产品、仪表类产品和安防产品时，系统需要最大限度地降低工作电流，具有灵活的工作模式可选，并能够以低电流进行备用电池供电。此外，产品还应尽可能地提高响应速度，并具备更多的内部资源。 近日，微芯(Microchip)公司推出的具有多种灵活低功耗休眠模式且工作电流超低的PIC24F“GA3”16位闪存MCU系列产品，具有150 μA/MHz工作电流和6个DMA通道，从而可以以更低的功耗和更大的吞吐量来执行程序(例如：在电能表应用中，通过DMA通道，可实现计量和无线抄表同时进行)(图1)。该系列芯片进一步拓展了超低功耗(XLP)技术，同时，还增加了支持RAM保存的最低330 nA的低功耗休眠模式。此外，该系列PIC MCU还可利用VBAT，对片上实时时钟/日历(RTCC)进行电池备份。凭借这些特性以及集成的LCD驱动器和其他外设，PIC24F的“GA3”器件可以实现更为高效和经济的设计，包括：消费类(如恒温器、门锁和家庭自动化)，工业类(如安防、有线和无线传感器及工业控制)，医疗类(如便携式医疗设备及诊断设备)，以及计量类(如电子仪表、能源监测、水/气/热表及自动抄表)产品等。 图1：PIC24F“GA3”16位闪存MCU系列产品框图 超低功耗技术持续发展 凭借其150 μA/MHz的运行电流，众多的低功耗模式，以及支持RAM保存的最低330 nA的低功耗休眠模式，PIC24F“GA3”MCU可以通过减少应用消耗的总功耗，最大限度地延长电池寿命。为了在主电源切断时让应用的实时时钟继续运行，VBAT引脚可以400 nA进行备份供电。此外，从VDD到VBAT电源引脚的转换将会随VDD的断电自动发生。 该系列产品的XLP技术包括标准的XLP模式(包括：运行、空闲、打盹、休眠以及深度休眠模式)和最新的XLP模式(低电压休眠和VBAT电池备份模式)。其中，深度休眠模式近乎完全关断，可通过外部触发唤醒；休眠和空闲模式可选择性地关断外设和内核，以实现充分降低功耗和快速唤醒。同时，该器件还可实现灵活的功率和系统监视。 此外，该系列是第一批利用VBAT对片上实时时钟/日历进行电池备份的PIC MCU。其VBAT引脚可仅以400 nA进行备份供电(为了在主电源切断时，让应用的实时时钟继续运行)。 集成外设 该器件集成的LCD显示驱动器具有8个共驱动能力，可直接驱动多达480段，实现描述性图标和滚动等信息更为丰富的灵活显示。该MCU还包括采用恒流源的充电时间测量单元(CTMU)，可用于mTouch容性触摸传感，超声波流量测量(例如：在水/气表应用中，通过测量时间差可测取流量)和许多其他的传感器。片上12位ADC具有阈值检测功能，并可配合CTMU一起执行休眠时的接近传感，以进一步降低功耗(例如：在电子门锁应用中，通过比较器来打开背光)。 应用示例：功率计 MCU工作电流的降低，有助于实现10VA IEC的功率预算，提高功率计的性能，使其能够运行更为复杂的代码，添加通信协议栈，并实现更低成本的电源。通过DMA与测量IC进行通信，CPU能够有带宽运行RF通信协议栈。此外，VBAT还可为实时时钟/日历提供功率备份。 应用示例：恒温器 在恒温器应用中，驱动LCD有99%的工作时间都可运行在低电压休眠模式下。与其他同类16位MCU相比，这能使功耗降低30%。运行模式可进一步延长电池寿命，同时，器件还添加了RF或WiFi功能，并且VBAT引脚还可节省电池的更换时间。 此外，Microchip还为电池寿命预测提供了电池寿命估算器工具，通过在对话框选择器件、参数和电池，可大致估算出电池的使用寿命(图2)。 图2：电池寿命估算示例，图中显示，2节7号电池寿命超过12年。 灵活的LCD驱动器 PIC24FJ128GA310 LCD驱动器可支持60×8共480段公共端驱动器(图3)。相比于市面上最多可驱动132段LCD的产品，它具有更高灵活性，能够支持滚动字符显示和形象化图标，从而能设计出更美观的用户界面。 图3：LCD驱动器可支持480段公共端驱动器 开发工具支持 此外，为方便初学者学习和实践，Microchip还发布了LCD Explorer开发板和用于Explorer 16开发板的PIC24FJ128GA310接插模块(PIM)(图4、图5)。LCD Explorer开发板提供了8个公共端显示，37×7字符显示条，37个定制图标，无线连接，PICtail Plus连接器，mTouch电容触摸传感按钮和VBAT电池备份。 图4：最新的LCD Explorer开发板 图5：Explorer 16开发板及PIC24FJ128GA310接插模块