基于CSU8RP1001的太陽能衡器應用設計

　　CSU8RP1001是芯海科技最新推出的集成了24位高速、高精度ADC的8位 RISC架構太陽能衡器專用SoC(系統芯片)。芯片結構如圖1所示，具有4k×16位的OTP(一些可編程)ROM程序存儲器，同時也可做用戶數據保存使用。此款芯片除具有4×14 LCD驅動、內置溫度傳感器、看門狗、定時器等常用配置外，還集成了一個針對微弱電流供電場合(如：太陽能電池、射頻感應供電等)的智能電源管理模塊，此模塊是當儲能電容上的電壓達不到正常工作電壓時，具有完全關閉芯片內部電路功能，防止內部電路在低電壓下存在不穩定狀態，引起漏電現象，確保從太陽能電池獲取到的微弱電量都存儲到電容上，當儲能電容電壓達到正常工作電壓時，則會自動將儲能電容上的電量送到每個電路模塊。另外整個太陽能衡器系統的外圍元器件只需廉價的12個普通電容。

　　低功耗高精度實現原理

　　傳統衡器系統中，傳感器和芯片測量模塊占據了90%以上的功耗，因此，采用高速脈沖供電，減少測量時間是降低衡器系統功耗的關鍵。芯海的CSU8RP1001芯片實現了高速高精度測量上的突破，當ADC 輸出速率為7.8kHz，PGA(可編程增益放大器)=68，Vref=2.3V時，有效位仍然達到15.5位。此核心ADC單元高速高精度的特性，使得采用高速脈沖測量成為可能，大大降低了系統的平均功耗。

　　傳統衡器的MCU內核和LCD驅動模塊消耗的電流雖然很小，但對于太陽能衡器微安級的供電電源來說，也是非常之大。CSU8RP1001在LCD驅動模塊上采用創新的電荷交換方法獲取LCD偏置電壓，使此模塊消耗的電流低于1µA，卻能驅動較大尺寸的液晶顯示器。MCU內核一般工作的頻率越低則消耗的電流越少，但芯海科技則不然，通過高速的方式來降低每MHz的電流消耗。

　　基于CSU8RP1001設計的太陽能衡器，整機工作電流計算工式如下：

　　T_DRDY：AD輸出的間隔時間;

　　N：完成一次測量所需的AD筆數;

　　IA：模擬部分電流;

　　IS：傳感器消耗的電流;

　　TD：數字部分的工作時間;

　　ID：數字部分的工作電流;

　　TS：間隔多少時間測量一次;

　　ILCD：LCD模塊電流;

　　IWDT：看門狗模塊電流;

　　IStart：智能電源管理模塊電流。

　　在各種測量模式下的消耗電流對照情況如表1(以1kΩ阻抗和靈敏度為1mV/V的傳感器為例)。