一：首先了解芯片的內(nèi)部功耗
開發(fā)一個手持設(shè)備，有一個設(shè)計(jì)重點(diǎn)問題是必須要重視和解決的。那就是在待機(jī)狀態(tài)下如何做到最省電，即在待機(jī)狀態(tài)下如何做到盡可能的低功耗，比如用芯唐科技的Cortex-M0內(nèi)核的NUC100做手持電臺的開發(fā)，那么
1、首先要了解的就是該芯片在深度休眠或睡眠模式下功耗是多少（即該模式下的工作電流時多大，注一般的芯片都是uA級別的）。
通過查看NUC100芯片資料（在每個芯片手冊電氣特性或DC電氣特性一節(jié)會有說明）了解到該芯片的工作最大電流（即最大功耗）和深度休眠模式下的最低功耗 （最低功耗有Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4，表示NUC100內(nèi)部的模塊工作需要外部提供四個VDD接口，計(jì)算功耗時要把他們累加起來，這里給出了每個VDD接口的休眠模式下最低功耗值，當(dāng)然如果芯片可以關(guān)閉某個模塊的對應(yīng)的VDD，那就可以降低更多不必要的功耗了）
2、首先要了解的就是該芯片在深度休眠或睡眠模式下功耗是多少（即該模式下的工作電流時多大，注一般的芯片都是uA級別的）。
通過查看NUC100芯片資料（在每個芯片手冊電氣特性或DC電氣特性一節(jié)會有說明）了解到該芯片的工作最大電流（即最大功耗）和深度休眠模式下的最低功耗 （最低功耗有Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4，開始理解是：表示NUC100內(nèi)部的模塊工作需要外部提供四個VDD接口，計(jì)算功耗時要把他們累加起來，這里給出了每個VDD接口的休眠模式下最低功耗值，當(dāng)然如果芯片可以關(guān)閉某個模塊的對應(yīng)的VDD，那就可以降低更多不必要的功耗了，其實(shí)不是這樣的。后來發(fā)現(xiàn)Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4分別代表4種情況下測得的功耗電流，后來也芯片廠商客服也確認(rèn)過，他們說NUC100在深度休眠的情況下可以做到25uA以下。）
二：電路供電系統(tǒng)的功耗分析
下圖是7R手臺控制電路（用2個端口做開關(guān)機(jī)判斷處理，按鍵開關(guān)機(jī)時波形圖（開/關(guān)機(jī)波形一樣））
上圖的工作原理是這樣的：
當(dāng)POWER_KEY按下不，TP1點(diǎn)就持續(xù)高電平（下面示波器波形圖的下面一個通道的波形圖），
由于C1兩端電平不能突變，所以C1在POWER_KEY按下瞬間其兩端都是高電平（其實(shí)C1起到加速作用），這樣三極管Q1的由于基極出現(xiàn)高電平會瞬間導(dǎo)通，然后，TP2點(diǎn)出現(xiàn)低電平，然后C1會通過Q1的基--Q1發(fā)射--R1--C1構(gòu)成一個回路進(jìn)行放電（整個過程波形如同下圖示波器截圖的上面那個通道波形：開始出現(xiàn)2ms低電平，后來按照指數(shù)形式放電，Q1就從導(dǎo)通，然后慢慢截止，最后TP2的電平穩(wěn)定為高電平），注意C2電容的容量相比C1很小，0.1u=100000p，估計(jì)C2在此電路的作用就是濾除高頻成分的目的。
?。ㄟ@里容易糊涂：C1不能突變，POWER_KEY按下瞬間C1兩端不能突變，可是C2兩端也不能突變，所以C2兩端都是低電平，那C1和C2的交點(diǎn)電壓就打架了？，因?yàn)镃2電容量相比C1的電容量很小，幾乎對C1不會產(chǎn)生影響，當(dāng)然如果C1和C2都是0.1uf，這POWER_KEY1導(dǎo)通瞬間，由于C1 C2兩端電壓都不能突變，則他們的交點(diǎn)電壓應(yīng)該是2.5V）
?。娙菹嚓P(guān)理解：［深入理解電容的工作特性總結(jié)］ ）
下面用一個端口實(shí)現(xiàn)的開關(guān)機(jī)功能（因?yàn)镮NT0和PB14功能可以做程序中作改變）：
程序控制流程稍好加上：
》》》
一：首先了解芯片的內(nèi)部功耗
開發(fā)一個手持設(shè)備，有一個設(shè)計(jì)重點(diǎn)問題是必須要重視和解決的。那就是在待機(jī)狀態(tài)下如何做到最省電，即在待機(jī)狀態(tài)下如何做到盡可能的低功耗，比如用芯唐科技的Cortex-M0內(nèi)核的NUC100做手持電臺的開發(fā)，那么
1、首先要了解的就是該芯片在深度休眠或睡眠模式下功耗是多少（即該模式下的工作電流時多大，注一般的芯片都是uA級別的）。
通過查看NUC100芯片資料（在每個芯片手冊電氣特性或DC電氣特性一節(jié)會有說明）了解到該芯片的工作最大電流（即最大功耗）和深度休眠模式下的最低功耗 （最低功耗有Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4，表示NUC100內(nèi)部的模塊工作需要外部提供四個VDD接口，計(jì)算功耗時要把他們累加起來，這里給出了每個VDD接口的休眠模式下最低功耗值，當(dāng)然如果芯片可以關(guān)閉某個模塊的對應(yīng)的VDD，那就可以降低更多不必要的功耗了）
2、首先要了解的就是該芯片在深度休眠或睡眠模式下功耗是多少（即該模式下的工作電流時多大，注一般的芯片都是uA級別的）。
通過查看NUC100芯片資料（在每個芯片手冊電氣特性或DC電氣特性一節(jié)會有說明）了解到該芯片的工作最大電流（即最大功耗）和深度休眠模式下的最低功耗 （最低功耗有Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4，開始理解是：表示NUC100內(nèi)部的模塊工作需要外部提供四個VDD接口，計(jì)算功耗時要把他們累加起來，這里給出了每個VDD接口的休眠模式下最低功耗值，當(dāng)然如果芯片可以關(guān)閉某個模塊的對應(yīng)的VDD，那就可以降低更多不必要的功耗了，其實(shí)不是這樣的。后來發(fā)現(xiàn)Ipwd1，Ipwd2，Ipwd3，Ipwd4分別代表4種情況下測得的功耗電流，后來也芯片廠商客服也確認(rèn)過，他們說NUC100在深度休眠的情況下可以做到25uA以下。）
二：電路供電系統(tǒng)的功耗分析
下圖是7R手臺控制電路（用2個端口做開關(guān)機(jī)判斷處理，按鍵開關(guān)機(jī)時波形圖（開/關(guān)機(jī)波形一樣））
上圖的工作原理是這樣的：
當(dāng)POWER_KEY按下不，TP1點(diǎn)就持續(xù)高電平（下面示波器波形圖的下面一個通道的波形圖），
由于C1兩端電平不能突變，所以C1在POWER_KEY按下瞬間其兩端都是高電平（其實(shí)C1起到加速作用），這樣三極管Q1的由于基極出現(xiàn)高電平會瞬間導(dǎo)通，然后，TP2點(diǎn)出現(xiàn)低電平，然后C1會通過Q1的基--Q1發(fā)射--R1--C1構(gòu)成一個回路進(jìn)行放電（整個過程波形如同下圖示波器截圖的上面那個通道波形：開始出現(xiàn)2ms低電平，后來按照指數(shù)形式放電，Q1就從導(dǎo)通，然后慢慢截止，最后TP2的電平穩(wěn)定為高電平），注意C2電容的容量相比C1很小，0.1u=100000p，估計(jì)C2在此電路的作用就是濾除高頻成分的目的。
?。ㄟ@里容易糊涂：C1不能突變，POWER_KEY按下瞬間C1兩端不能突變，可是C2兩端也不能突變，所以C2兩端都是低電平，那C1和C2的交點(diǎn)電壓就打架了？，因?yàn)镃2電容量相比C1的電容量很小，幾乎對C1不會產(chǎn)生影響，當(dāng)然如果C1和C2都是0.1uf，這POWER_KEY1導(dǎo)通瞬間，由于C1 C2兩端電壓都不能突變，則他們的交點(diǎn)電壓應(yīng)該是2.5V）
（電容相關(guān)理解：［深入理解電容的工作特性總結(jié)］ ）
下面用一個端口實(shí)現(xiàn)的開關(guān)機(jī)功能（因?yàn)镮NT0和PB14功能可以做程序中作改變）：
程序控制流程稍好加上：
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當(dāng)在待機(jī)情況下要求極低功耗時的電路
低功耗設(shè)計(jì)問題：如何實(shí)現(xiàn)一個MCU系統(tǒng)在待機(jī)狀態(tài)下0uA的低功耗？（在待機(jī)模式下不能工作。如何通過長按按鍵開啟系統(tǒng)，并能夠在釋放按鍵后系統(tǒng)也能正常工作？）
分析：
根據(jù)系統(tǒng)功耗要求，MCU在待機(jī)模式下不能工作。如何通過長按按鍵開啟系統(tǒng)，并能夠在釋放按鍵后系統(tǒng)也能正常工作？然后在開機(jī)后，再次長按按鍵后又可以進(jìn)入0uA的超低功耗下面待機(jī)。
解決：
系統(tǒng)在待機(jī)狀態(tài)（關(guān)機(jī)）時，當(dāng)POWER_KEY1按鍵被長按。Q2導(dǎo)通，電池輸入電壓的高電平信號直接供到MCU芯片電源端，然后MCU一個GPIO端口立即輸出一個高電平使Q2的基極持續(xù)高電平，目的是鎖住Q2持續(xù)工作，這樣MCU就持續(xù)有電供電，這樣，按鍵即使被釋放后，也能保證系統(tǒng)一直處于工作狀態(tài)。
當(dāng)需要關(guān)閉系統(tǒng)時，還是長按POWER_KEY1按鍵，這樣會通過INT0中斷檢測到這個中斷，然后GPIO不在輸出高電平鎖存Q2的基極，這樣松口當(dāng)POWER_KEY1就可以關(guān)閉系統(tǒng)了。這樣關(guān)閉系統(tǒng)后，也沒什么功耗了，
注：下圖只是提供一個思路，這個電路還有待完善，GPIO這樣連接是否安全，比如Q2換用MOS管，各個電阻的值也要根據(jù)實(shí)際電路選區(qū)，或增加電阻，電容等器件，這個系統(tǒng)才能完美工作！
三：設(shè)計(jì)低功耗常用思路
如何利用萬用表測試一臺機(jī)器在穩(wěn)定電壓下的功耗：把FLUK萬用表跳到電流檔（注意表筆的插頭搖換到電流檔）的紅表筆接到電源的正極（用黑表筆接正也不會有危險(xiǎn)），然后用黑表筆接到機(jī)器的正極，然后把電源的負(fù)極接到機(jī)器的地端，就可以測電流了。
四：設(shè)計(jì)低功耗常用思路
降低功耗不光能夠大大的節(jié)約電能還能簡化電源部分的設(shè)計(jì)，甚至可以用于手持設(shè)備上面使用，這些都已經(jīng)越來越成為未來產(chǎn) 品的設(shè)計(jì)方向了^_^
1 降低功耗從MCU選型開始，一開始選型的時候就應(yīng)該考慮選擇低功耗的MCU比如MSP430一類的為低功耗設(shè)計(jì)的CPU。 強(qiáng)烈不建議使用51一方面是因?yàn)?1速度慢，另外一方面是因?yàn)?1的IO是有上拉電阻的，雖然當(dāng)IO為高電平是上拉電阻不費(fèi)電，但是下拉電流的時候卻也有不小的功耗產(chǎn)生。還有一點(diǎn)就是51的運(yùn)算速度實(shí)在是太慢了，很多運(yùn)算用51都需要很高的 主頻而主頻高了就意味著高的功耗。
2 選擇器件用電電壓，很明顯降低器件的用電電壓能夠明顯的降低器件的耗電比如說ATmega8和ATmega88雖然芯片大致內(nèi)部結(jié)構(gòu) 一致但是后者可以工作在1.8V的超低電壓下而前者就不行，綜合考慮下當(dāng)然還是選擇后者。
3 盡量降低器件的工作頻率，大家都知道CMOS電路的工作電流主要來此于開關(guān)轉(zhuǎn)換時對后一級輸入端的電容充放電，如果能夠 降低MCU的工作頻率自然耗電也就下來了。要知道當(dāng)AVR工作在32.768Hz時和工作在20Mhz時的工作電流差異可不是一般的小啊 。
4 盡量使用中斷讓處理器進(jìn)入更深的睡眠，眾所周知睡眠模式和掉電模式能夠大大的降低MCU的工作電流，聰明的單片機(jī)設(shè)計(jì)師能夠充分的利用MCU的中斷功能讓MCU周期性的工作和睡眠從而大大的降低MCU的工作電流。
5 盡量關(guān)閉MCU內(nèi)部不用的資源，這個嗎，地球人都知道的好處，我說這個有點(diǎn)像廢話一樣，不用的東西你干嗎開著呢 ？比如ATmega8內(nèi)部的模擬比較器，默認(rèn)是開著的還有ATmega88內(nèi)部的大多數(shù)資源都可以在不用的時候用軟件關(guān)閉。
6 盡量使用VMOS做為外部功率擴(kuò)展器件，道理很簡單VMOS驅(qū)動的時候是電壓行器件驅(qū)動是幾乎不產(chǎn)生功耗，要比普通的晶體管 省電多了。而且由于VMOS的導(dǎo)通內(nèi)阻低通常只有幾十個毫歐，在小電流的時候器件自身發(fā)熱也小，尤其是小電流是效率遠(yuǎn)比 傳統(tǒng)晶體管要高的多的多。這里還是建議使用高速VMOS，因?yàn)楦咚賄MOS在開關(guān)速度相當(dāng)高的PWM時效率會更高。
7 片外IC的電源最好都能由MCU的IO控制比如說我們常用的24C02，由于它是掉電記憶的，所以我們完全可以在它不工作的時候 對它關(guān)電源，以節(jié)約電流還有比如說我們常用的6116的SRAM我們完全可以用單片機(jī)來控制它的片選端口來控制它的工作與休 眠從而節(jié)約電流。
8 這招也是最毒辣的一招通常我們驅(qū)動一些LED器件，完全可以通過PWM來控制從而省略限流電阻，要知道當(dāng)器件選定后它的內(nèi) 阻也就已經(jīng)確定，而當(dāng)電源電壓也確定的時候，就可以通過占空比來確定器件上的電壓從而節(jié)約了限流電阻同時也就節(jié)約了限 流電阻上面的功耗，如果用戶使用的是電池，我們完全還可以不定期的對電池電壓進(jìn)行檢測然后改變占空比，從而恒定負(fù)載上 面的電壓，達(dá)到電源的最大利用率。