Para dispositivos de voltaje variable, es decir, tarjetas SD, ¿cuánta energía ahorra al usar un voltaje más bajo?

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Estoy diseñando un sistema de visión artificial y mis 3 componentes principales son

  1. microcontrolador (VDD = [1.8V, 3.6V])
  2. tarjeta microSD (modo de 4 bits, VDD = [2.7V, 3.6V] según el estándar SD 2.0)
  3. cámara de teléfono celular barata (usando la interfaz DVP paralela de 8 bits, VDD = [1.8V, 3.0V], Vanalog = [2.6V, 3.0V])

Supongo que el uso de voltajes más bajos reducirá la potencia, pero estoy empezando a dudar de esto porque descubrí que todos los componentes tienen un regulador de condensador interno que cambia el voltaje aún más (1.3 V para el microcontrolador, 1.5 V para la cámara, y probablemente un alto voltaje para la microSD). Por lo tanto, usar un voltaje más bajo solo resultará en un mayor consumo de corriente. La única excepción es para la cámara, que hoja de datos dice que usa un lineal regulador para dejar caer el DOVDD externo (voltaje de E / S) al núcleo digital de 1.5V. En ese caso, puedo ahorrar (2.7V - 1.8V) * 0.1A = 90mW usando 1.8V en lugar de 2.7V. Esto supone aproximadamente un ahorro de energía del 15% para todo el sistema.

Actualmente, puedo usar 2.7V para todos mis componentes. Solo estoy trabajando en esto como un pasatiempo y solo tengo un PCB de 1 capa, así que tengo dudas sobre el uso de múltiples voltajes.

Así que mis preguntas son:

  1. ¿Cuánta energía interna / central ahorra el uso de un voltaje externo más bajo? Ninguna?

  2. ¿Cuánta energía de E / S con un ahorro de voltaje inferior? Soy consciente de las presentaciones de Bill Dally que la transferencia de datos a menudo consume más poder que el cálculo, pero no estoy operando a velocidades de GHz De acuerdo con la hoja de datos de la cámara, tabla 8-3, cuando no usa el regulador interno para generar el voltaje del núcleo de 1.5V, la corriente de E / S, Idd-do es solo de 9-12 mA, por lo que se usa una oscilación más baja no ahorraría mucho poder.

  3. ¿Cómo se usa el modo 1.8V en tarjetas SD? Inicialmente, necesita operar a 2.7 - 3.6V. Después de enviar un CMD5 solicitando 1.8V, puede bajar a 1.8V. ¿Pero esto me parece irremediablemente complicado? Eso significa que también tengo que dejar caer el voltaje al microcontrolador, ¿verdad? y hacerlo gradualmente. ¿Hay algún regulador que permita una transición suave de 2.7V a 1.8V?

pregunta Yale Zhang

1 respuesta

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Los circuitos que tienen una fuente de alimentación de modo conmutado (ya sea un convertidor de CC / CC o un regulador de condensador conmutado) no cambiarán el consumo total de energía significativamente a medida que cambia el voltaje de entrada.

Los circuitos que no incluyen un pre-regulador generalmente consumen menos energía cuando son alimentados por un voltaje más bajo. Cuando reduce el voltaje, la mayoría de los circuitos digitales reducirán su corriente proporcionalmente, por lo que la potencia general disminuirá a medida que V ^ 2 (una V más baja y una corriente más baja reducirán la potencia). Los circuitos analógicos generalmente tienen una polarización diferente y, mientras que la potencia se reduce, la corriente puede permanecer igual. Eso es aún menor potencia.

    
respondido por el jp314

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