Atmel 的picoPower 技術(shù)延長電池壽命

Atmel Corporation|387|1">Atmel(R) 的 picoPower(TM) 技術(shù)能使“節(jié)能”的電耗降低到僅有650nA，即使是在 32 kHz 時鐘和高級欠壓探測 (Brown-out-detection) 的運行情況下也是如此。這是業(yè)界同類產(chǎn)品的最低工作電流。

Atmel AVR 營銷經(jīng)理 Asmund Saetre 表示：“對于眾多應(yīng)用產(chǎn)品來說，長達幾年的電池壽命將是一個必須的要求。人們并不真的喜歡更換他們汽車鑰匙或者家里 HVAC 系統(tǒng)中的電池。電池使用壽命非常重要，甚至已經(jīng)成為 ZigBee 規(guī)范的一部分。ZigBee 終端產(chǎn)品的電池壽命至少必須達到2年，否則就不會通過認證。”

Saetre 總結(jié)說：“我們?yōu)橹_發(fā) picoPower 的系統(tǒng)有著一個共同的屬性。它們大多時間內(nèi)都處于待機狀態(tài)，但是即使是在睡眠模式下它們都會耗電。盡管節(jié)省幾個毫微安的電力看起來沒有什么大不了的，但是對于在大多數(shù)時間內(nèi)都處于不活躍狀態(tài)的系統(tǒng)來說，睡眠模式下功耗的一點點改善都能使終端產(chǎn)品的電池壽命延長幾年。Atmel 一直致力于消除或者顯著降低振蕩器、欠壓檢測器、輸入/輸出針腳漏電之類的功耗，從而向市場提供功耗最低的微控制器。”

Atmel 的 picoPower 技術(shù)采用了眾多創(chuàng)新的技術(shù)，這些技術(shù)能夠消除在斷電狀態(tài)下不必要的功耗。其中包括一個超低功耗 32KHz 晶體振蕩器、睡眠模式下自動終止和重新激活欠壓檢測電路的工作、能夠完全停止對個別外圍設(shè)備的電力供應(yīng)的省電寄存器 (power reduction register, PRR) 以及能夠切斷對特定針腳的數(shù)字輸入的數(shù)字輸入中斷寄存器。

300 nA 32kHz實時時鐘 (RTC)。許多系統(tǒng)即使是在斷電的情況下也要明確時間。Atmel 已經(jīng)優(yōu)化了它的 32KHz 晶體振蕩器，從而使帶有一個實時時鐘的設(shè)備的總電耗降低到 650 nA。

帶有睡眠模式的 uS Accurate 欠壓檢測器。欠壓檢測器探測的是何時電力供應(yīng)低于設(shè)備正常工作所要求的最小值，一旦探測到這種情況就會啟動一個上電復(fù)位 (POR) 以保護重要數(shù)據(jù)。如果沒有這種保護，一旦停電，就會對這種控制器造成災(zāi)難性的損害，使之無法工作。欠壓檢測器的準確性直接與其所耗費的電流成比例。低電壓或無電壓情況下欠壓檢測器就會反應(yīng)又慢又不準確，而更準確更快的欠壓檢測器往往會耗費更多的電。由于欠壓檢測器通常處于睡眠狀態(tài)，它們能在很大程度上影響電池的壽命。因此，大多數(shù)超低功耗微控制器廠商都會通過犧牲準確性和速度來降低電耗。

而 Atmel 采取的則是一種新的方法，即開發(fā)出一種欠壓檢測器，這種檢測器有著足夠大的電流，從而能夠在1.8伏特、2.7伏特和4.5伏特的條件下，在2微秒的反應(yīng)時間內(nèi)提供準確的探測。電力的節(jié)省是通過在睡眠狀態(tài)下自動使欠壓檢測器停止工作，并且在控制器被喚醒時（在執(zhí)行任何指令前）激活欠壓檢測器來實現(xiàn)的。這種方法可以通過明顯更少的電力消耗來提供更佳的保護。

數(shù)字輸入中斷寄存器。針腳數(shù)量較少的微控制器常常將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與數(shù)字 IO 集中在相同的針腳上。這會導(dǎo)致電流通過數(shù)字 IO 緩沖器漏泄。Atmel 已憑借專用輸入中斷寄存器 (DIDR) 解決了這一問題，該設(shè)備可通過軟件將數(shù)字緩沖器從用于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器讀數(shù)的輸入設(shè)備中斷開。

省電寄存器。picoPower AVR 微控制器上的省電寄存器 (PRR) 包含有能夠完全阻止時鐘分配至未使用的外設(shè)模塊的控制位。這種省電寄存器由能使用戶隨時打開和關(guān)閉外設(shè)模塊的軟件控制。當(dāng)外設(shè)模塊被省電寄存器斷開時，供電停止，所有的 I/O 寄存器均無法訪問。重新激活后，外設(shè)模塊會回復(fù)到斷開以前的狀態(tài)。斷開外設(shè)模塊的電耗比激活模式下減少5-10%，比待機模式下減少10-20%。

時鐘門控 (clock gating) 技術(shù)。Atmel 還實現(xiàn)了可動態(tài)配置的時鐘門控技術(shù)，該技術(shù)能夠凍結(jié)電路某些部分中不需要的時鐘。一旦再激活，模塊啟動后的狀態(tài)一如從前。時鐘門控還能夠用于減少噪音并在需要更高分辨率數(shù)據(jù)的場合改善模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的性能。

低時鐘頻率閃存采樣 (Flash Sampling)。常規(guī)微控制器在工作模式時閃存處于通電狀態(tài)，從而造成了幾赫茲或更少的低操作頻率下不必要的靜態(tài)功率消耗。AVR 微控制器采用一種叫做閃存采樣的技術(shù)，該技術(shù)使閃存能夠在幾納秒的時間內(nèi)對數(shù)組的內(nèi)容進行采樣，然后立即停止其功能，從而顯著減少電流泄漏。

Atmel 的 picoPower AVR 信息可以在 http://www.atmel.com/products/avr/picopower上找到。