智能電源管理解決方案大幅度降低待機能耗
加入技術(shù)交流群
簡(jiǎn)介
現今，私人家中和辦公室使用的電氣產(chǎn)品的數目正在以極快的速度增加。這些產(chǎn)品中的大多數，例如音頻/視頻產(chǎn)品和辦公設備，都有著(zhù)待機期間耗電量大的問(wèn)題。這不僅浪費電力和資金，同時(shí)對環(huán)境也有不利的影響。正是由于這個(gè)原因，現在對于大部分產(chǎn)品，都有相對應的法規來(lái)嚴格地限制待機期間的能耗。
本文針對待機模式下電源器件提出了 ST 智慧電源管理的解決方案，它符合新規范的開(kāi)機節電（on-power saving）。
除智能型電源管理之外，該架構是一般目的使用的，與產(chǎn)品無(wú)關(guān)。它可以輕易地適應和嵌入到消費性設備、辦公設備和家用電器中。
待機模式是指產(chǎn)品被關(guān)閉，不執行任何常規功能但仍然與電源連接的狀態(tài)。
活動(dòng)模式（active mode）則是指產(chǎn)品在開(kāi)啟并處于執行常規功能時(shí)的狀態(tài)。
因為許多設備在多數時(shí)間都處于待機模式—如數字電視或打印機，因此這一期間的節能程度將決定整體節能的狀況。
目前能源之星（ Energy Star?）的規范規定待機模式下的能耗應少于或等于1至2 瓦特，根據設備類(lèi)型有所不同，例如，對音頻/視頻產(chǎn)品而言，這個(gè)值固定為 1 瓦特。
ST 提出了一套智能型電源管理方案，該方案對于設計具有可持續原則（sustainable principle）的系統是十分有必要的。
這一方案的方法是在含有特定電源控制韌體的主系統中添加一個(gè)通用低功率微控制器。
圖 1 顯示了常規系統的結構圖，這些系統包括音頻/視頻產(chǎn)品、辦公設備和家用電器產(chǎn)品。不論是什么應用，都可以將它們分為兩部分：
? 主系統模塊（block）
? 電源管理模塊
主系統模塊執行系統主要目的的活動(dòng)；其硬件拓撲結構對于不同產(chǎn)品是不同的，但是每個(gè)都含有一個(gè)包括 I
主IC 控制器管理所有的系統功能，與待機控制器、喚醒源和其它設備相連接。
喚醒源是指能命令待機控制器退出待機模式和回到活動(dòng)模式的事件。常用喚醒源是遠程控制接收器、鍵盤(pán)、VGA和HDMI輸入等。喚醒源也可以是定時(shí)器事件（timer event），用于記錄、啟動(dòng)特定的操作，或用于定期更新。
在活動(dòng)模式期間，喚醒源與主IC 控制器相連接來(lái)執行與命令相關(guān)的功能。
電源管理模塊是與主系統無(wú)關(guān)的通用模塊。這部分的核心部件是一顆8 位的低功率微控制器，它通常當作待機控制器使用。它接收來(lái)自主IC控制器和喚醒源的輸入，通過(guò)繼電器打開(kāi)和關(guān)閉為多數主系統供電的全開(kāi)通電源模塊（full on power supply block）。在待機模式期間，低功率微控制器和喚醒源由輔助電源供電。
根據該架構，系統以?xún)蓚€(gè)不同的模式（參見(jiàn)圖2）工作：
- 活動(dòng)模式，此時(shí)為主IC 控制器和其它設備供電。
- 待機模式，此時(shí)僅為低功率微控制器和喚醒源供電。
重設定之后的預設狀態(tài)（default state）是活動(dòng)模式。
活動(dòng)模式
一旦系統被插上電源，系統所有部件都通電，并且處于執行狀態(tài)。主IC 控制器將管理每個(gè)功能；它檢測來(lái)自喚醒源（如遠程控制器）和前面板的使用者輸入；它利用I
在活動(dòng)模式狀態(tài)下的主IC 控制器和低功率微控制器的相互通信中，主IC 控制器更新低功率微控制器的緩存器，例如，對定時(shí)器新事件等編程，以及發(fā)送待機命令請求。
一旦待機控制器從主IC 控制器收到關(guān)機命令，便進(jìn)入待機模式。
待機模式
在低功率微控制器從主IC 控制器收到待機命令時(shí)，它將系統轉入待機模式，關(guān)閉與全接通電源連接的繼電器。在待機模式下，僅有低功率微控制器和喚醒源通電。在此一期間，低功率微控制器進(jìn)入停機模式，等待外部輸入或定時(shí)器事件。一旦上述事件發(fā)生，低功率微控制器退出停機模式（halt mode），對收到的信號進(jìn)行譯碼，通過(guò)繼電器開(kāi)啟整個(gè)系統。喚醒事件的種類(lèi)和功能透過(guò)I
應用范例
下面舉一個(gè)如何為消費性應用實(shí)施待機管理控制的例子。由于它可以適應不同的主系統模塊，因此只介紹電源管理模塊，如圖3。
它是以ST7FOXA0為基礎 ， 而ST7FOXA0則是一款成本非常低的ST 8 位微控制器。
系統的喚醒源是遠程控制器的紅外線(xiàn)接收器和前面板按鍵（電源開(kāi)啟 / 關(guān)閉命令）。
8 位微控制器和喚醒源的電源電壓是3.3 伏；它們是系統永久都在執行的部分。另一方面，主IC 控制器是由 8 位的微控制器根據待機命令開(kāi)啟和關(guān)閉總電源。微控制器透過(guò)I
該主微控制器的特征是：
- 仿真的低速I
- 遠程控制器接收器和譯碼器喚醒事件
- 前面板喚醒事件
- 具有可編程極性（programmable polarity）的主電源命令
I
在待機模式時(shí)，遠程控制器接收器喚醒系統。譯碼程序利用配置為外部中斷的輸入/輸出引腳和12位自動(dòng)重新加載（Auto Reload）定時(shí)器周邊來(lái)實(shí)施。
在待機模式下，前面板喚醒系統。在此系統中，電源開(kāi)啟 / 關(guān)閉按鈕與配置為外部中斷的引腳相連接。
總電源藉由作為輸出配置的輸入/輸出引腳來(lái)驅動(dòng)。要開(kāi)啟和關(guān)閉，可對輸出極性進(jìn)行編程。在待機模式下，微控制器處于停機模式，以便進(jìn)一步降低功耗；可利用外部中斷來(lái)退出待機模式。
應用流程如圖4所示：
結論
為了大幅地降低能耗，ST 提出了產(chǎn)品待機期間的智能型電源解決方案。ST 的架構是以低功率的微控制器為基礎，它藉由斷開(kāi)大部分系統與總電源的連接來(lái)大幅地降低待機模式下的能耗。該方案既可節能又可降低對環(huán)境的影響。
評論