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、提供更大程度的優化或提高集成度，OEM就會考慮采取定制方法，從項目開始就與專用集成電路(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有足夠大的批量來采取這種方法，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法將系統能效提升至最高。令情況更糟糕的是，開發過程很可能要求大量的時間和工程資源。

設計社群如今有了第三種選擇，這種選擇提供ASIC有利的技術屬性，但又沒有ASIC上投資及上市時間方面的缺點。這種方法結合了超低功率微控制器(MCU)及高能效、可隨時定制和預定義的IC;這樣的IC集成關鍵及必不可少的模塊，如采集接口及電源管理功能、傳感器及智動器接口。Canova Tech的ETA平臺就提供了這樣一個實例。這種新的開發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界證明、可以被定制(硬件及軟件)的開發套件，以滿足特定應用要求，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傳遞/存儲，如化學電池、電容及超級電容。通過存儲元件，系統能夠有效地管理積累的能量，而無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，此前端能夠進行系統傳感器信號的采集和調理，而無須外部MCU的監控。

LC87F7932B MCU是一款采用CMOS技術的8位器件。它包含以250 ns(最小值)總線周期時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/驅動器、16位定時器/計數器及實時時鐘。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線方式傳輸或存儲，用于根據應用來在后續段提取。

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，同時將總體功率預算保持在最低等級，而且在可能被證實對成本極敏感的應用中不大幅增加支出。必須竭盡所能，使用最優的元器件，并確保完全理順開發過程。通過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發平臺，工程師能夠克服這些障礙，并因而提供更有效的方案。