Atmel 的picoPower 技術(shù)延長(cháng)電池壽命

　　Atmel(R) 的 picoPower(TM) 技術(shù)能使“節能”的電耗降低到僅有650nA，即使是在 32 kHz 時(shí)鐘和高級欠壓探測 (Brown-out-detection) 的運行情況下也是如此。這是業(yè)界同類(lèi)產(chǎn)品的最低工作電流。

　　Atmel AVR 營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理 Asmund Saetre 表示：“對于眾多應用產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，長(cháng)達幾年的電池壽命將是一個(gè)必須的要求。人們并不真的喜歡更換他們汽車(chē)鑰匙或者家里 HVAC 系統中的電池。電池使用壽命非常重要，甚至已經(jīng)成為 ZigBee 規范的一部分。ZigBee 終端產(chǎn)品的電池壽命至少必須達到2年，否則就不會(huì )通過(guò)認證。”

　　Saetre 總結說(shuō)：“我們?yōu)橹_(kāi)發(fā) picoPower 的系統有著(zhù)一個(gè)共同的屬性。它們大多時(shí)間內都處于待機狀態(tài)，但是即使是在睡眠模式下它們都會(huì )耗電。盡管節省幾個(gè)毫微安的電力看起來(lái)沒(méi)有什么大不了的，但是對于在大多數時(shí)間內都處于不活躍狀態(tài)的系統來(lái)說(shuō)，睡眠模式下功耗的一點(diǎn)點(diǎn)改善都能使終端產(chǎn)品的電池壽命延長(cháng)幾年。Atmel 一直致力于消除或者顯著(zhù)降低振蕩器、欠壓檢測器、輸入/輸出針腳漏電之類(lèi)的功耗，從而向市場(chǎng)提供功耗最低的微控制器。”

　　Atmel 的 picoPower 技術(shù)采用了眾多創(chuàng )新的技術(shù)，這些技術(shù)能夠消除在斷電狀態(tài)下不必要的功耗。其中包括一個(gè)超低功耗 32KHz 晶體振蕩器、睡眠模式下自動(dòng)終止和重新激活欠壓檢測電路的工作、能夠完全停止對個(gè)別外圍設備的電力供應的省電寄存器 (power reduction register, PRR) 以及能夠切斷對特定針腳的數字輸入的數字輸入中斷寄存器。

　　300 nA 32kHz實(shí)時(shí)時(shí)鐘 (RTC)。許多系統即使是在斷電的情況下也要明確時(shí)間。Atmel 已經(jīng)優(yōu)化了它的 32KHz 晶體振蕩器，從而使帶有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設備的總電耗降低到 650 nA。

　　帶有睡眠模式的 uS Accurate 欠壓檢測器。欠壓檢測器探測的是何時(shí)電力供應低于設備正常工作所要求的最小值，一旦探測到這種情況就會(huì )啟動(dòng)一個(gè)上電復位 (POR) 以保護重要數據。如果沒(méi)有這種保護，一旦停電，就會(huì )對這種控制器造成災難性的損害，使之無(wú)法工作。欠壓檢測器的準確性直接與其所耗費的電流成比例。低電壓或無(wú)電壓情況下欠壓檢測器就會(huì )反應又慢又不準確，而更準確更快的欠壓檢測器往往會(huì )耗費更多的電。由于欠壓檢測器通常處于睡眠狀態(tài)，它們能在很大程度上影響電池的壽命。因此，大多數超低功耗微控制器廠(chǎng)商都會(huì )通過(guò)犧牲準確性和速度來(lái)降低電耗。

　　而 Atmel 采取的則是一種新的方法，即開(kāi)發(fā)出一種欠壓檢測器，這種檢測器有著(zhù)足夠大的電流，從而能夠在1.8伏特、2.7伏特和4.5伏特的條件下，在2微秒的反應時(shí)間內提供準確的探測。電力的節省是通過(guò)在睡眠狀態(tài)下自動(dòng)使欠壓檢測器停止工作，并且在控制器被喚醒時(shí)（在執行任何指令前）激活欠壓檢測器來(lái)實(shí)現的。這種方法可以通過(guò)明顯更少的電力消耗來(lái)提供更佳的保護。

　　數字輸入中斷寄存器。針腳數量較少的微控制器常常將模擬數字轉換器與數字 IO 集中在相同的針腳上。這會(huì )導致電流通過(guò)數字 IO 緩沖器漏泄。Atmel 已憑借專(zhuān)用輸入中斷寄存器 (DIDR) 解決了這一問(wèn)題，該設備可通過(guò)軟件將數字緩沖器從用于模擬數字轉換器讀數的輸入設備中斷開(kāi)。

　　省電寄存器。picoPower AVR 微控制器上的省電寄存器 (PRR) 包含有能夠完全阻止時(shí)鐘分配至未使用的外設模塊的控制位。這種省電寄存器由能使用戶(hù)隨時(shí)打開(kāi)和關(guān)閉外設模塊的軟件控制。當外設模塊被省電寄存器斷開(kāi)時(shí)，供電停止，所有的 I/O 寄存器均無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)。重新激活后，外設模塊會(huì )回復到斷開(kāi)以前的狀態(tài)。斷開(kāi)外設模塊的電耗比激活模式下減少5-10%，比待機模式下減少10-20%。

　　時(shí)鐘門(mén)控 (clock gating) 技術(shù)。Atmel 還實(shí)現了可動(dòng)態(tài)配置的時(shí)鐘門(mén)控技術(shù)，該技術(shù)能夠凍結電路某些部分中不需要的時(shí)鐘。一旦再激活，模塊啟動(dòng)后的狀態(tài)一如從前。時(shí)鐘門(mén)控還能夠用于減少噪音并在需要更高分辨率數據的場(chǎng)合改善模擬數字轉換器的性能。

　　低時(shí)鐘頻率閃存采樣 (Flash Sampling)。常規微控制器在工作模式時(shí)閃存處于通電狀態(tài)，從而造成了幾赫茲或更少的低操作頻率下不必要的靜態(tài)功率消耗。AVR 微控制器采用一種叫做閃存采樣的技術(shù)，該技術(shù)使閃存能夠在幾納秒的時(shí)間內對數組的內容進(jìn)行采樣，然后立即停止其功能，從而顯著(zhù)減少電流泄漏。

　　　Atmel 的 picoPower AVR 信息可以在 http://www.atmel.com/products/avr/picopower上找到。