電源管理技術及計算

　　引言

　　本應用筆記討論電源管理技術及計算C8051F00x和C8051F01x SoC中的功率消耗的方法。很多應用系統對功耗有嚴格的要求，也存在幾種不以犧牲性能為代價的降低功耗的方法。計算預計功耗對于說明系統的供電要求是很重要的。

　　關鍵點

　　供電電壓和系統時鐘頻率對功率消耗有很大影響。

　　C8051F的SoC有兩種電源管理方式：等待和停止。

　　功率消耗可以作為系統時鐘、電源電壓和被允許的外設的函數來計算。

　　降低功耗的方法

　　CMOS數字邏輯器件的功耗受供電電壓和系統時鐘（SYSCLK）頻率的影響。可以通過調整這些參數來降低功耗，設計者也很容易控制這些參數。本節討論這些參數及它們對功率消耗的影響。

　　降低系統時鐘頻率

　　在CMOS數字邏輯器件中 功耗與系統時鐘（SYSCLK）頻率成正比：

　　功耗 = CV2f

　　其中：C是CMOS的負載電容，V是電源電壓，f是SYSCLK的頻率。

　　方程1. CMOS功率方程

　　C8051Fxxx系列器件的系統時鐘可以來自內部振蕩器或一個外部時鐘源。外部源可以是一個CMOS時鐘、RC電路、電容、或晶體振蕩器。內部振蕩器可提供四個時鐘頻率：2、4、8 和16 MHz 很多不同的頻率可以通過使用外部振蕩器得到。為了節省功耗，設計者必須知道給定應用所需要的最高SYSCLK頻率和精度。一個設計可能需要一個在器件全部工作時間內保持不變的SYSCLK頻率。在這種情況下，設計者將選擇滿足要求的最低頻率，采用消耗最低功率的振蕩器配置。典型的應用包括串行通信和必須用ADC完成的周期性采樣。

　　某些操作可能要求高速度，但只是在很短的，斷續的時間間隔內 這種情況在某些時候被稱為"猝發"操作

　　在C8051Fxxx中，SYSCLK頻率可在任何時刻改變，因此器件平時可工作在較低的頻率 直到某個需要高速操作的條件發生。

　　切換系統時鐘源的兩個例子是：（1）內部振蕩器/外部晶體配置，（2）外部晶體/RC振蕩器配置。如果器件偶爾進行高速數據轉換，并使用一個實時時鐘為數據提供時間戳，則一個內部振蕩器和外

　　部晶體的組合將是最理想的，在采樣操作期間應使用高速內部振蕩器。采樣結束后，使用一個外部32kHz晶體以維持實時時鐘。一旦重新需要高速操作，器件將切換到內部振蕩器（見圖1）。在應用筆記 "AN008 - 實現一個實時時鐘"中給出了這種操作過程的一個例子。

圖1. 內部振蕩器和外部晶體源配置