目前市場上低功耗的應用非常多,實現低功耗其中一個途徑就是關閉當前非工作狀態的模塊或者電路。要實現這種管理,就需要一種智能的控制中心,目前普遍采用的是具有低功耗定時器的MCU,讓MCU工作在深度睡眠模式,使用一個簡單的,超低功耗時鐘喚醒電路,利用中斷機制進行定時喚醒。其實,如果我們只是需要一個非常低功耗的喚醒,完全可以用一個低功耗的比較器配置出的一個簡單的模擬時鐘電路來實現,省去MCU。另外,這種模擬時鐘還可以工作在非常低的電壓下(使用紐扣電池電壓低至1V),即使不用單獨的調整器也可以提供周期性的升壓信號。
圖1 所示電路就是用一個非常低的功耗的比較器Silicon Labs TSM9119來實現簡單的振蕩電路。整個電路功耗約500nA。振蕩器配置成一個非常低的占空比。一般情況下,高電平電路使能,可以提供電源。大部分的時間處于低電平狀態,是不對外供電的。圖1中使用的低功耗模擬比較器TSM9119,可以提供非常低的功耗的時鐘信號來實現占空比控制。
圖1 基本振蕩電路
電路的定時設計如下:首先,高位遲滯閥值(VUPTHR)和地位遲滯閥值(VLWTHR)由R1,R2,R3 決定:
然后,R4 用來選擇需要的關閉時間:
R5 用來選擇需要的開啟時間:
因為VUPTHR 和 VLWTHR 由Vbatt 來分壓出來,因此TON 或者TOFF 都是由Vbatt 決定。TSM9119的輸入偏移電流小于2nA。很多晶體管可以選做Q1,Q2,但是摻金分立的晶體管不能選用,因為摻金晶體管會增加漏電流。市面上很多2N3904,2N3906都是不摻金的。所有電容選用低漏電流的陶瓷電容。一般情況下,此種電路在高溫下可以表現出很好的特性,但是漏電流會增大。使用NPO或者COG電容可以提高輸出時鐘的穩定性和減小信號失真。表1 列出了工作電壓和電流在相同占空比下的關系。
表1 工作電壓和電流在相同占空比下的關系
TSM9119的特性:
本文介紹的電路可以用做周期性的時鐘來喚醒微控制器。盡管大多數微控制器都有內置的中斷定時器,但是功耗往往較高。因此,通過模擬時鐘電路喚醒深度睡眠模式中的微控制器去執行任務,能通過非常低的占空比使能供電去執行一個簡單的測量,使能微控制器去執行任務,不用一直處在計時等待中斷中,從而達到減少能耗的目的。
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