詳細解析因應能量收集應用的超低功率需求

通常情況下，如果有需要增強性能等級、提供更大程度的優(yōu)化或提高集成度，OEM就會(huì )考慮采取定制方法，從項目開(kāi)始就與專(zhuān)用集成電路(ASIC)供應商合作。不利的是，這種方法并不總是可行，因為它要求大量的前期財務(wù)投資以支付一次性工程(NRE)成本，隨后還必須有足夠大的批量以收回投資。許多能量收集應用并沒(méi)有足夠大的批量來(lái)采取這種方法，但另一方面，在后續流程上僅是將現成元件布設到一起的工程師很可能無(wú)法將系統能效提升至最高。令情況更糟糕的是，開(kāi)發(fā)過(guò)程很可能要求大量的時(shí)間和工程資源。

設計社群如今有了第三種選擇，這種選擇提供ASIC有利的技術(shù)屬性，但又沒(méi)有ASIC上投資及上市時(shí)間方面的缺點(diǎn)。這種方法結合了超低功率微控制器(MCU)及高能效、可隨時(shí)定制和預定義的IC;這樣的IC集成關(guān)鍵及必不可少的模塊，如采集接口及電源管理功能、傳感器及智動(dòng)器接口。Canova Tech的ETA平臺就提供了這樣一個(gè)實(shí)例。這種新的開(kāi)發(fā)套件基于安森美半導體的LC87F7932超低功率MCU和Canova Tech的ETA平臺，為工程師提供獲得業(yè)界證明、可以被定制(硬件及軟件)的開(kāi)發(fā)套件，以滿(mǎn)足特定應用要求，因而增強系統的功率/性能特性。ETA平臺完全可配置，能夠連接及匹配市場(chǎng)上大多數能量采集器，處理高于0.9 V的直流 及交流輸入電壓，或者在使用外部變壓器的條件下，處理大于數十毫伏(mV)的電壓。收集的能量能夠采用不同存儲元件來(lái)傳遞/存儲，如化學(xué)電池、電容及超級電容。通過(guò)存儲元件，系統能夠有效地管理積累的能量，而無(wú)論采用的是哪種不規則的提供模式，使系統能夠應用省電策略，如使用嵌入式超低功率可配置模擬前端，此前端能夠進(jìn)行系統傳感器信號的采集和調理，而無(wú)須外部MCU的監控。

LC87F7932B MCU是一款采用CMOS技術(shù)的8位器件。它包含以250 ns(最小值)總線(xiàn)周期時(shí)間工作的中央處理器(CPU)。這IC集成了32 KB板上可編程閃存、2,048字節RAM、片上調試器、LCD控制器/驅動(dòng)器、16位定時(shí)器/計數器及實(shí)時(shí)時(shí)鐘。它的12位7通道低功率模擬數字轉換器(ADC)在前端完成了信號調理后，轉換采集到的信號。然后，此數字信號能夠以無(wú)線(xiàn)方式傳輸或存儲，用于根據應用來(lái)在后續段提取。

總而言之，能量采集系統的設計涉及到多種重要障礙及挑戰。工程師需要盡可能多地提升處理性能，同時(shí)將總體功率預算保持在最低等級，而且在可能被證實(shí)對成本極敏感的應用中不大幅增加支出。必須竭盡所能，使用最優(yōu)的元器件，并確保完全理順開(kāi)發(fā)過(guò)程。通過(guò)使用本文詳細介紹的基于超低能耗MCU架構和可配置及可定制器件的開(kāi)發(fā)平臺，工程師能夠克服這些障礙，并因而提供更有效的方案。