低功耗设计

设计电路谁都会，但是设计低功耗电路，降低芯片功耗却是难题 - 哔哩哔哩 (bilibili.com)

一个产品的低功耗设计，并不仅仅只是采用一个低功耗的MCU就能解决的问题。产品的低功耗，不久取决于MCU的低功耗，也取决于低功耗的外围硬件电路。

总功耗可以分为两大类：动态功耗和静态功耗。动态功耗是单片机在运行和执行编程的任务时消耗的功率，主要是开关CMOS电路时造成的功率损失。静态功耗是只对器件供电，但不运行代码时消耗的功率，主要是模拟电路的偏置电流、低功耗计时振荡器和泄漏电流。

DC-DC静态功耗要足够小，因为在低功耗设计中，所有的器件本身也是要耗电的，尤其是DC-DC器件，耗电更多，所以尽可能的选用超低功耗LDO，当然了还要考虑LDO的最大输出电流，我使用的一款新品是上海贝岭的BL8064系列，静态功耗手册上说只有1uA，实测确实也不错。

在常见的开发板中，广泛采用了78XX、LM1117等系列三端稳压器，但这些稳压芯片却并不适合进行低功耗产品设计。低功耗设计若要进行稳压电路设计，必须采用低功耗的LDO，如TI的TPS797系列，自身功耗仅1.2uA。

对于采用1.5V电池供电的产品，就要采用低功耗的升压电路。如TI的TPS6030X采用电荷泵结构，增加几个外接电容能够在0.9~1.8V输入电压范围内保证3V或3.3V稳压输出，自身功耗只有65uA。并且带有开关脚EN，EN接低电平时输出关闭，功耗下降到1uA以下。

对于在电池不同的电压时，分别要进行升压或者降压的电路，可以使用低功耗的升降压稳压电路，如TI的TPS630，可以在1.8V~5.5V电压范围内，稳定地输出3.3V电压。当然，这种电路比低功耗LDO的功耗要略高，它静态功耗为30~50uA。

另外，当产品不需要一直待机时，可以采用受程序控制进行断电的电源开关电路。让产品在不使用时自动断电，从而功耗更低。

采用带关断功能的器件。对于不需要一直工作的当外围器件，当不工作时，尽量关断该部分电源，以达到更低的功耗。对某些没有关断管脚的电路，可以采用MOS管、CMOS驱动器等电路实现电源开关，对局部的电路进行电源管理。

有开关控制需求，比如ADC电压采集、信号通断等，那么优先考虑 CPU低功耗时，IO口引脚默认为低电平。这样的话，本身GPIO为输出配置，输出低电平肯定要比输出高电平要保险一些（功耗），比如采用三极管实现通断，那么最好使用NPN的管子实现，因为NPN的管子，控制引脚为低电平，三极管不导通，这部分的电路相当于全部断掉，功耗比较小。

对于一些的传感器，比如温度传感器芯片，如果这个传感器是超低功耗还好，但是多数情况下，传感器的功耗都是有的，即便是不测量的情况下，所以最保险的方式就是控制传感器的电源，这里面要特别注意，要控制整个传感器电源的源头，包括信号线上拉的电源，所以，还是考虑使用P沟道的mos管，mos管的S极接电源，D极给传感器电源和信号线上拉电阻供电，这样我们就能够通过IO口控制G极，实现整个传感器的完全断电了。

对于各种传感器，大量信号调理电路被采用。而非常多的经典的信号调理电路却并没有考虑功耗问题。对于低功耗产品设计，应该采用低功耗的信号调理电路。比如采用低功耗运放，TLV2241等每运放功耗仅1uA。低功耗的同向放大器或反向放大器，低功耗的I/V变换电路，低功耗的仪表放大器等等。

不用的IO口一定设置 模拟输入&& 无上拉，这个也蛮容易理解的，我们可以认为CPU的内部，模拟输入要经过运放，而运放的输入电阻是无穷大的，相当于输入端断开，加上没有上下拉电阻的影响，即便是IO口状态不确定，基本上也是不会有电流的。

根据自己项目情况设置将MCU时钟设置的低一些，时钟、内核电压。