最大限度延長電池使用時長的十種方法

如今，由電池驅動的便攜式設備已蔓延到社會的各個角落。移動計算和感應裝置也在不斷涌現，為工程師們提供了大量數據和應用。但這些便攜式設備配備的電池在尺寸和重量上都有所縮減，這限制了電池的容量。由于需要考慮設備提供的多種功能，又要兼顧電池的充電時間間隔，因此減小電池的尺寸和重量就變得更加難以實現了。選擇低功耗微電子整流器顯然是解決這個問題的第一步，然而還有很多種通過軟件和硬件省電的方法，這些方法可以確保每毫安時的電量得以充分利用。

方法1：建立電池預算

在早期的設計流程中，人們往往強烈建議納入電池預算。人們可對當前電路板上各個器件所需的電流進行統一記錄，以大體了解所需的電流量，以及所選電池是否適用。器件電池預算數據表列出了每個器件所需的最低標準及最大電流。據保守方法估計，電池預算僅基于器件所需的最大電流值進行。既然excel工作表格易于復制，可以分別依據標準和最大電流進行電池預算，這將提供一個更全面的電流范圍。如果需要更多的電池，請不要擅自推進計劃，預先做些必要的改變可避免在接下來的數周或數月內走彎路。表1為電池預算模板示例，可從作者網站的設計文章/設計流程中下載。

方法2：將不用的MCU I/O引腳設為最低功率狀態

對于當前不用的I/O引腳而言，人們很容易忽略應該做什么樣的設置。這個小小的疏忽有可能會使本來很有銷路的產品變得無人問津。對于如何處理不用的引腳，每個微控制器都提供了不同的建議，仔細查看數據表后就會明白應該如何處理。例如，根據某芯片供應商提供的電池預算數據表中的建議，任何不用的I/O引腳的輸出和驅動都應設置為低功率狀態，其目的是最大限度地降低泄漏和靜態電流，從而將用電量降到最低。盡管這些引腳泄漏的電流很小，但日積月累，也會消耗掉很多電量。

方法3：關閉不用的MCU外圍設備

就像在家里一樣，為了節約用電，哪個房間沒人就應該把哪個房間的燈關閉。微控制器也一樣。若有模數轉換器或脈寬調制器這種不用的外圍設備，應將其關閉以節約用電。外圍設備的耗電量非常大!你可以從數據表中選擇一款最喜歡的微控制器，并瀏覽數據表的耗電量數據，看其外圍設備的耗電量是多少。有些供應商不提供這方面的信息，工程師可以在臺架上安裝一些硬件，并使用測試軟件通過打開、關閉外圍設備獲取其電流信息。在所有的外圍設備中，模數轉換器及USB外圍設備所消耗的電量往往最大。

方法4：關閉不用的MCU時鐘

既然所有不用的外圍設備都已關閉，為其設置時鐘信號也就沒有多大意義了。為了傳遞時鐘信號，為微控制器內部不同的外圍設備設置時鐘信號會消耗很多電量(內部的時鐘脈沖門需要通電)。這些脈沖門需要提供電壓和少量電流。為了將MCU的耗電量降到最低，應關閉所有不用的時鐘。雖然這樣做短時間內能節省的電量并不多，但是聚沙成塔，時間長了省下的電量也會非常驚人!

方法5：使用省電模式

當前所有的微控制器都提供省電模式。其中采用的理念是將處理器和外圍設備設置為一種近似關閉或停止但同時又可以快速切換至正常工作的狀態，以最大程度地降低耗電量。大多數微控制器支持至少三種用電模式，然而更高級的處理器支持的用電模式甚至超過了七種，開啟、空閑和備用是最常見的三種用電模式。對某運營商提供的耗電量檢驗結果數據表顯示，開啟模式、空閑模式和備用模式下微控制器所需的電流分別為24mA、5.6mA和0.1mA，差異非常大。適當使用省電模式可以大大延長電池的使用時長。