voltajes IC y diseño de baja potencia, ¿qué hacer?

Al observar las hojas de datos de IC de Atmel y TI, generalmente parece que obtiene un menor consumo de corriente a voltajes más bajos, al menos para circuitos digitales / de conmutación. Si supiéramos de qué chip específico estabas hablando, podría ayudar.

Si los IC tienen una clasificación de 1.7-3.3V, puede ejecutarlos a 1.7V sin ningún problema, aunque tenga en cuenta los posibles rangos operativos reducidos, como señala glen_geek. Un ejemplo de esto sería la página 346 de la hoja de datos de Atmega88PB .

También puede ver en la tabla 34-4 que el aumento de la intensidad en función de la velocidad / voltaje no es lineal. 1MHZ a 2V es de 0,5 mA máx (1 mW / MHz), mientras que 8MHz a 5 V es de 9 má máx (5,6 mw / MHz). Esto implica que, siempre que no necesite una alta velocidad por alguna otra razón, es mejor usar una baja velocidad y voltaje.

Como señala MCG, la conversión de nivel a menudo es necesaria para la comunicación bidireccional a diferentes voltajes de alimentación, aunque esto no necesita mucha energía, ya que hay dispositivos disponibles con corrientes de reposo en los microamperios.

editado para responder comentario: Las MCU más complicadas, como la NRF52832, son un caso un tanto especial, ya que tienen reguladores internos, y solo funcionan internamente a una tensión (en este caso, 1.3 V). Ese chip, en particular, tiene un convertidor de conmutación CC / CC, que se puede convertir a una alta eficiencia, por lo que la tensión de entrada real es menos importante si se selecciona (aunque menor es aún mejor porque la eficiencia no es del 100%). Si utiliza el LDO interno, entonces no importa si convierte EXCEPTO externa o internamente, no estoy 100% seguro de lo que sucede con los GPIO en términos de potencia.

El GPS también incluye un LDO, por lo que no obtiene ningún beneficio de LDO de antemano. Esto cambia, sin embargo, si utiliza un convertidor de conmutación.

Este tipo de muestra un principio general, que es que los sistemas avanzados de RF (es decir, no solo un modulador OOK SAW) solo funcionarán a un voltaje específico. Por lo tanto, tienden a tener un regulador integrado, que es un LDO o un convertidor de CC / CC. Si es un LDO interno, puede obtener ahorros significativos al usar externamente un regulador de CC / CC. Si se trata de un CC / CC interno, puede obtener algunos ahorros limitados con el uso de un convertidor de CC / CC de mayor eficiencia, pero probablemente no mucho.

Idealmente, sería mejor mantener la mayor parte de su circuito al mismo voltaje. La razón por la que muchas de las hojas de datos tendrán las lecturas a 3.3V (para un dispositivo de 1.6 - 3.6V) es porque es un voltaje comúnmente usado. Encontrará una gran cantidad de hojas de datos que tendrán múltiples gráficos que muestran las operaciones de los dispositivos a diferentes voltajes y corrientes. En su mayoría, encontrará que los voltajes son 3.3V, 5V, 9V, 12V y así sucesivamente, ya que son muy comunes. Me quedaría con el 3.3 si fuera usted, ya que puede obtener un rendimiento conocido, y es posible que algunos dispositivos no se comporten tan bien en las regiones de suministro más bajas (dependiendo de la carga que esté conduciendo, etc.) Y si desea voltajes de suministro a diferentes IC, probablemente necesitarás nivelar las señales de cambio, por lo que no me molestaré.

Manténgase a 3.3V, o si está realmente preocupado, solo tendrá que realizar sus propias pruebas a diferentes voltajes de alimentación.

En general, el consumo de energía dinámico de una MCU CMOS será aproximadamente proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación y proporcional a la frecuencia de reloj, por lo que puede obtener grandes ahorros al reducir la tensión de la fuente de alimentación (manteniéndose dentro de las especificaciones para garantizar el funcionamiento). sobretemperatura, por supuesto).

Si tiene que reducir la velocidad del reloj para mantenerse dentro de los parámetros de operación garantizados, los cálculos requeridos (ciclos de reloj) tomarán más tiempo (en microsegundos). Esto no significa más poder directamente porque la corriente disminuirá proporcionalmente a la frecuencia del reloj, pero el costo de mantener los otros periféricos con vida en lugar de dormir entre ráfagas de cálculos puede hacer una diferencia significativa.

Por lo general, también hay fugas, que pueden ser significativas, especialmente a temperaturas más altas, y con frecuencia los periféricos se agregan significativamente a la corriente (por ejemplo, reinicio de reducción de tensión, periféricos analógicos, etc.). Puede ver ahorros lineales en el consumo con tales partes del micro.