RF63U应用之超低功耗测试
紫光对器件进行功耗评估步骤
紫光对器件进行功耗评估步骤
紫光对器件进行功耗评估的步骤通常包括以下几个方面：
1. 设计功耗模型：针对特定的器件类型和设计，建立功耗模型，对器件的功耗进行建模分析。
这可以通过基于物理原理的仿真软件进行模拟，或者通过实验测量得到。
2. 分析功耗来源：对器件的功耗进行分解和分析，确定各个模块或部分的功耗贡献。
这包括静态功耗和动态功耗的分析，以及不同工作状态下的功耗变化。
3. 优化功耗设计：根据功耗模型和分析结果，进行功耗优化设计。
可以采取各种技术手段，如电源管理、电压频率调节、低功耗模式设计等，减少功耗。
4. 动态电流分析：通过电流探针或仿真工具，对器件在实际工作状态下的电流进行分析。
这可以帮助评估器件在不同负载条件下的功耗，以及测试器件的动态功耗行为。
5. 温度分析：了解器件在不同运行状态下的温度情况，对功耗评估也很重要。
通过温度传感器或者仿真工具，模拟和分析器件在不同温度下的功耗变化。
6. 结果验证：通过实际的测试或者仿真验证，对功耗评估结果进行验证和修正。
比较实际测量值和预测值，确定功耗评估的准确性。
综上所述，紫光对器件进行功耗评估的步骤包括设计功耗模型、分析功耗来源、优化功耗设计、动态电流分析、温度分析和结果验证等环节。
这些步骤可以帮助紫光更好地评估器件的功耗性能，指导器件设计和优化工作。
一种超低功耗欠压锁定电路设计与实现
一种超低功耗欠压锁定电路设计与实现摘要：人们对高性能电子产品的需求越来越强烈，产品的安全性与可靠性也对IC设计者带来了巨大的考验，所以在芯片设计时，除了满足性能要求外，保护电路的设计也尤为重要，当芯片发生异常状况时，防止芯片被毁坏，减小芯片损伤，同时也提高了芯片的安全性。
开关电源的可靠性体现在当系统处于异常工作状态时，保护电路对环路的调节能力，保证各个模块的电流与电压工作在设定的阈值范围内，使系统处在正常的工作环境下。
欠压锁定电路UVLO（Under voltagelockout）是开关电源中必不可少的保护电路，其主要作用是保证转换器的电源电压工作在正常的范围内，避免当电源电压过低时导致数字逻辑发生错误以及器件损坏。
当输入电源电压较小时，表明系统当前处于欠压状态，此模块输出一个欠压信号，将芯片切断，使芯片内部保持在确定的安全状态下。
由于噪声对输入电源电压的干扰，电路在阈值电压附近来回切换，产生次谐波振荡，所以欠压保护电路都会设计一个迟滞电压产生器，留出一定的裕量，防止误操作.关键词：超低功耗;欠压锁定;电路设计;引言近年来科学技术的快速发展促进了各类电子产品的多样化发展，而供电电源的稳定性和安全性是保障电子设备正常工作的重要条件。
当系统长时间在低电源电压工作环境中运行时，虽然不会损坏芯片，但是严重影响系统的稳定性，导致电路的逻辑控制不正常和数据处理不正确等问题，影响芯片的安全性和寿命。
系统中欠压保护（Under-voltageLockout，UVLO）电路的使用是实现各模块电路稳定可靠工作的必要条件。
欠压保护电路是充放电系统中一种重要的保护电路，其主要功能是实现系统的供电电压检测。
当供电电压低于设定阈值时，欠压保护电路会输出信号关闭系统充放电回路，防止芯片由于低压工作导致的非正常逻辑输出和异常工作模式发生。
1工作原理分析在传统的欠压锁定电路中，通过电阻分压获得输入电源的采样电压，采样电压与外部电路提供的基准电压进行比较，输入电源电压的高低决定了欠压锁定电路输出信号的翻转，因此传统的欠压锁定电路如图1所示，主要由采样反馈电阻，带隙基准电压，比较器，输出整形电路等组成。
测量微安至安培级电流,或将功耗降低99%,由你定!
的接地端保 持在安全 电压上 。连接 到负载接地侧 的低 压 电 路也可能被损坏 ， 因此需要额外 的修理工 作和 费用。 高压侧检 测消除 了这些 问题 ，允许系统负载 安全可靠
Ｏ Ｔ Ｕ ＭＰ ＤＣ Ｒ 肼 Ｕ Ｒ 憎 ＭＥ 删 ＲＯ Ｅ ＣＲ Ｕ ｌＣ 仃
地 以地 为 基 准 。 以测 量 负载 高压 侧 相 对 地 的 电压 ， 不会 可 而
Ｔ １２输 入失调的 比， 而 须 以 １ 的准确度测量 ， 么需要 ８ ｄ ％ 那 ０ Ｂ的动态范 围。如果 围是检测 电阻上 的最 大电压和 Ｌ Ｃ６０
负载 电流 范围为 ｌ ｍＡ至 １０ 那么 计算 总电池充 电电流 的 功耗是检测 电阻电流 为所 列值时的功耗 。 ０ Ａ， 电池 系统 需要 １０ Ｂ或更大 的动态 范围 ！ ０ｄ
引入检测 电阻噪声 。检测 电阻可 以得到更仔细 的控 制。最 重要的是 ， 测 电阻失效断接 了负载和 电源 ， 检 而不是地 ， 因
Ｔ ０ Ｍ队Ｓ 岫 Ｃ Ｒ ＵＴ ＩＣ ｌ
此 确 保 了安 全 。
那 么，为什 么高压侧检测 没有被更广泛 地使用 ？原因
是， 这种方法的复杂性使这些优点不那么突 出了。 首先 ， 具有
维普资讯
测量微安至安培级电流， 或将功耗 降低９％， 你定 由 ９
Ｍ ｅ ｓ ｒ ｉｒ ａ ａ ｕ ｅＭ ｃ ｏ ｍｐｓ ｔ Ａｍｐｓｏ ｄ ｃ ｗｅ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ｂ ９ ｏ ｒＲｅ ｕ ｅ Ｐｏ ｒＤｉｓｐ ｔ ｙ ９％，Ｙ ｕ Ｄｅｃｄ ！ ｏ ｏ ｉｅ
Ｒ 般以１ Ａ运 行 但 负载 动 态 范 围 高 达 １０ 的 系 统 就 需 要 至 少 （ 。 ） 值 优 化 动 态 范 围和 功 耗 。 图 中 说 明 了 检 测 电 阻 极 ０Ａ
一种极低功耗运算放大器的设计与仿真
近几年来 ， 随着便携式设备（ ＭＰ 播放器 、 如 ３ 手 机、 数码相机和笔记本电脑 等） 的广泛普及 ， 电池 在 容量增加较为困难的背景下 ， 为了提高设备 的续航 能力 ， 就需要降低 电路 的功耗 ， 其中最主要就是降低 电路 中芯 片 的 功 耗 … 对 于 模 拟 电 路 来 说 ， 算 放 １． 运
ＬＵ０ Ａ ａ ｗｅ ，Ｇ Ｌ ，Ｃ Ｉ Ｘｉｏ ｉ ＯＮＧ Ｑｉ
（ ｃｏｌ ｆ ｌ ｔ ｎｃ ａ ｄＩｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎｅｉ ， ｅｉｇＪ ｏｏｇＵｎ ｅ ｉ ， ｅ ｉ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ Ｓ ｈｏ ｏ ｅ ｒ ｉ ｎ ｎｏｍａｉ ｎｉｅｒ ｇ Ｂ ｉ ｉ ｔｎ ｉ ｒ ｔ Ｂ ｉｎ １０ ４ ， ｈｎ） Ｅ ｃｏ ｓ ｏ ｎ ｊ ｎ ａ ｖ ｓｙ ｊｇ
了一种带共模反馈 的亚阈运算放 大器． 该亚 阈运算放 大器结构简单 ， 采用 Ｔ ＭＣ ０ １ 工艺实 Ｓ ．８ 现， 且工作 于 １２ｖ 电源 电压下． ． 通过 Ｓ ｎｐｙ ｓｉ 仿真 ， ｙ ｏｓｓ ｐ ｅ Ｈ ｃ 结果表 明， 电路在输 出负载 为 ０ ５ 该 ．
ｐ Ｆ时直流 增益 为 ７ ．７ｄ 、 ０９ Ｂ 单位 增益 带 宽 ６３ ６ＭＨｚ相 位 裕 度 ８ ．６、 负压摆 率分 别 为 ３ ５ ．４ 、 ５７ 。正 ．８ Ｖ＆ ｓ 一３ ５ ｓ功 耗仅 为 ４８ 和 ．８Ｖ＆ ， ．０ ．
关键词 ： 极低功耗 ； 亚闽； 运算放大器； 直流增益； 单位增益带宽； 相位裕度 ； 压摆 率 中图分 类 号 ： ４ ５ ＴＮ ９ 文 献标 志码 ： Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｕ ｔ ａ ｌ ｗ ｗｅ ｐｅ ａ ｉ ｎ ａ ｐｌｆ ｅ ｓｇ ｎ ｉ ｌ ｔｏ ｆ ａ ｌｒ －ｏ ｐｏ ｒ ｏ ｒ ｔｏ ｍ ｉｉ ｒ
如何在可穿戴式设计中实现超低功耗及可穿戴式产品充电常见问题解答
如何在可穿戴式设计中实现超低功耗及可穿戴式产品充电常见问题解答
您是否渴望能开发像手表、血氧计或血压监测仪这样的可穿戴式设备？
智能手表所需的小尺寸和高级功能给系统设计人员带来了两个基本挑战：您将如何在规定的封装内塞进您需要的一切？您如何给设备供电？
•
这里有三种解决计划，能在可穿戴式产品中实现超低功耗运行：
1.尽可能在待机模式下运行
实现较长电池寿命的关键是：通过削减没须要的系统活动让运行时的消耗最低。
这意味着除关闭某些功能外，还要在微控制器的睡眠或待机模式以及电源的省电模式下运行。
例如，当用户不看他（或她）的手表时，关掉手表的显示屏。
或当SimpleLink? Bluetooth?低能耗CC2541无线微控制器（）能只通过睡眠定时器而非定时器1运行时，电源电流从大约90μA降低到仅为0.6μA ——省电率超过99％！此外，任何后台任务在代码内必需是由中断驱动的。
这样，微控制器就能尽量向来在睡眠模式下运行，惟独当中断指令它时才唤醒。
2.使待机模式下的电流消耗最低
一种关键的技术驱动因素是在这些待机模式下削减吸收的电流。
例如，采纳EnergyTrace++?技术的F59xx（FRAM）微控制器在待机模式下仅消耗450nA的电流，这得归功于其极低泄漏的FRAM存储器。
假如您用TPS82740A为该微控制器供电，那么当您供电时即便该微控制器略有漏电，从单节锂离子电池吸收的电流大约也惟独750nA。
在这种状况下，360nA的静态电流（IQ）与DCS-Control拓扑结构这两大优势珠
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低功耗测试技术详述
1.动态功耗测试方法广泛应用于各种系统和设备的能耗监测和优化，如数据中心、 智能家居、电动汽车等。 2.案例分析可帮助理解该方法的实际应用效果，为相关领域的节能减排提供有力支 持。
动态功耗测试方法
动态功耗测试方法的挑战与未来发展
1.动态功耗测试方法在实际应用中面临一些挑战，如测试精度 、实时性和数据处理能力等方面的问题。 2.随着技术的不断进步和应用需求的提高，动态功耗测试方法 将不断优化和完善，为未来的节能减排工作提供更多支持。
低功耗测试技术
测试案例分析
测试案例分析
▪ 案例一：无线传感器网络低功耗测试
1.无线传感器网络（WSN）广泛应用于各种环境监测、智能农 业等应用中，低功耗测试技术对于提高网络寿命和数据准确性 具有重要意义。 2.我们采用了基于休眠调度的低功耗测试方案，有效延长了网 络寿命，并减少了能量消耗。 3.测试结果表明，我们的方案相比传统方法，能耗降低了30% ，同时保证了数据传输的准确性和实时性。
▪ 系统级功耗优化技术
1.系统级功耗优化的主要手段：通过整合硬件和软件层面的优 化手段，实现整个系统的功耗管理，提高设备的续航能力。 2.系统级功耗优化的未来发展方向：结合人工智能、机器学习 等技术，实现更加智能、自适应的功耗管理。
功耗优化技术介绍
▪ 功耗优化技术的应用场景
1.移动设备领域：功耗优化技术广泛应用于手机、平板等移动设备中，提高设备的 续航能力和用户体验。 2.物联网领域：物联网设备数量庞大，功耗问题更加突出，功耗优化技术有助于提 高设备的运行效率和续航能力。
低功耗测试技术
结果分析与评估
结果分析与评估
▪ 结果准确性评估
1.对比分析：将测试结果与预期结果进行对比，分析二者的吻 合程度，以评估测试结果的准确性。 2.误差分析：针对测试过程中可能出现的误差来源进行深入分 析，量化误差对测试结果的影响。 3.不确定度评估：根据测试原理和方法，结合误差分析，对测 试结果的不确定度进行评估。
嵌入式系统中的功耗测试与优化技巧
嵌入式系统中的功耗测试与优化技巧嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它通常被集成在诸如智能手机、无人机、智能家居设备和汽车等产品中。
功耗是嵌入式系统设计中一个关键的考量因素，因为它直接关系到系统的电池寿命和稳定性。
为了确保系统的长久使用和提供优质的用户体验，在嵌入式系统中进行功耗测试和优化是不可或缺的。
首先，嵌入式系统的功耗测试是评估系统功耗特性以了解系统在不同操作模式下的能效表现。
通过合适的测试方法和工具，可以测量嵌入式系统在不同负载、运行状态和环境条件下的功率消耗。
常见的测试方法包括：1. 功耗计算：通过测量电路中的电流和电压，使用功率公式计算功耗值。
这种方法可以直接获取系统的实际功耗，但对测试环境和仪器精度要求较高。
2. 硬件监控：使用专门的功率和电流传感器，连接到系统的电路板上。
通过实时监测系统的电流变化，可以得到不同操作模式下的功耗数据。
这种方法可以提供较为准确的功耗结果，并且对测试环境影响较小。
3. 软件模拟：通过使用模拟工具和功耗建模软件，将系统的软件和硬件特性转化为对应的功耗模型。
这种方法可以预测系统在不同工作负载下的功耗变化，并提供系统级别的功耗优化建议。
为了进一步优化嵌入式系统的功耗，可以采取以下技巧：1. 选择适当的硬件平台：在系统设计之初，选择功耗低、性能高的处理器、内存和其他外设组件。
通常，高效的处理器和节能的内存模块可以显著降低系统功耗。
2. 优化软件算法和代码：通过修改软件算法和优化代码，可以减少系统的计算和存储开销，从而减少功耗。
使用低功耗的编程语言和库也是一个不错的选择。
3. 管理系统电源：合理管理系统的电源供应是功耗优化的关键。
例如，使用动态电压调节技术（DVFS）可以根据系统负载自动调整电压和频率，从而降低功耗。
4. 控制外设功耗：外设设备通常是嵌入式系统功耗的主要贡献者之一。
通过关闭未使用的外设、调整外设的功率模式以及采用低功耗组件可以有效降低功耗。
5. 优化系统的睡眠模式：合理利用系统的睡眠模式可以显著降低功耗。
超声测厚仪的低功耗设计
越来越低减低 ， Ｃ Ｕ工作 时功耗 只有 １０多微安 ， 些 工作 状态后 ， 如 Ｐ ０ 有 需要进行耦合检测 ， 再进入测量。 传统设计每 还有低功耗模式 ， 因此 ， 我们设计初期 选择器件的 时候 ， 应 个 流程发射次数相同 ， 这样 设计较 为简单 ， 功耗大。 但 假设
０次发射 （ 采用求平均 的方法 提高测量精 该选 择功耗较低 的器 件 ， 整体 上考虑 ， 从 还需要 注意几个 每 次测量采用 ５
也应采用 ３ Ｖ器件 ， ． ３ 设计 简单 省去多重转换 ， 高转换效 提
率， 从而降低 功耗 。
一
点后需要 提离探头 ， 重新测 量另外 一点 ， 因此耦合 检测
流程 经常需要 启动 ， 占用的时 问很 多 ， 因此通 过减少 耦合
第二 ， 器件对外 围器件 的需求。如 Ｃ Ｕ外 围器件越简 流程 的发 射次数 ， 以减少 较多发射功耗 。针对 于探头检 Ｐ 可 单， 电路规模越小 ， 功耗也越低 。一般要求集成 Ｆ Ａ Ｈ和 测 流程 ， ＬＳ 有些 仪器在探 头连接处 增加探 头识别 电路 ， 因为
则干密度值减小 。
试验资料 表明 ， 当粗料含 量 Ｐ ＝３ —４ ％时 ， 料颗 ５ ０ ０ 粗
碾压 速度低 ，单位面积 内的振动 次数 比碾压 速度高时要 粒又局部接触 ， 开始起骨架作用 ； Ｐ ＝６ ～ ５ 当 ５ ５ ７ ％时 ， 粗料
问题 ：
度 ）即每秒工作 时问为 １０ ｓ如果我们对 不 同的工作流 ， ０ｍ ，
采用 几个工作流程 中 ， 流程和校 测量 第一 ， 器件对电压需求 。整个 系统是 各部分器件综合 程 ， 不同的发射次数 ， 的一个整体 ， 功能上需要匹配 ， 功耗上考虑 ， 从 要求各部分 零 流程对精 度有严格 的要求 ， 不能减少 发射 次数 ， 对于 但
低功耗测试报告
技术测试报告附录A测试过程与分析1.测试方案ZLG52810P0-1-TC功耗测试主要采用DMM6000六位半数字万用表和EFM32-WG-STK3800（积分式电流示波器工具）电流测试工具进行的，EFM32-WG-STK3800能够测试负载电流并通过energyAware Profiler上位机进行实时显示，这样很方便测试样机的功耗分布情况；DMM6000六位半数字万用表可以作为标准的功耗数据作为参考，但对于周期跳变的功耗模式（例如200ms发一次广播），则不能直观的显示出来；因此需要两个工具共同测试，相互对照。
1.1 功耗说明1、低功耗2模式，此模式下，不执行BLE协议栈，串口关闭，只能通过IO口唤醒；2、低功耗1模式+ 广播，此模式下，模块串口处于关闭状态，协议栈正常运行，功耗主要受广播间隔影响；3、低功耗1模式+ 连接，此模式下，模块串口处于关闭状态，协议栈正常运行，功耗主要受连接间隔影响；4、全速运行模式+ 广播，此模式下，模块所有功能正常使用，功耗主要受广播间隔影响；5、全速运行模式+ 连接，此模式下，模块所有功能正常使用，功耗主要受连接间隔影响。
1.2 测试步骤1.2.1 测试前准备1、通过nRFgo studio将出厂固件烧写进模块；2、选择EFM32-WG-STK3800为样机供电，并保证这是样机的唯一供电电源，在电源端串接DMM6000六位半数字万用表；3、通过USB线将EFM32-WG-STK3800与PC机相连接；图1.1 测试连接图1.2.2 低功耗2模式1、插上TX和RX的跳帽；2、通过串口助手输入指令“A T+LOWL:2”，不包括双引号；3、拔掉TX和RX的跳帽；4、通过DMM6000测得平均功耗；5、更换模块，重复执行第1步，并测试几次求平均值；测试结果：表1.1 低功耗2模式下功耗对照表由于电流太低，energyAware无法测得正确功耗，主要参考DMM6000。
超低功耗嵌入式系统设计技巧
超低功耗嵌入式系统设计技巧孟海斌 张红雨摘要：对影响嵌入式系统功耗的因素进行了分析，指出了一些降低系统功耗的途径，从硬件设计和软件设计两个方面，阐述了超低功耗嵌入式系统设计的技巧。
关键词：超低功耗，嵌入式系统，硬件设计，软件设计，技巧中图分类号：TP3 文献标识码：AT actics for Ultra-low Power Embedded System DesignMeng Haibin Z hang Hongyu(Department of Electronic Engineering, University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu 611731,China) Abstract: The paper analyzes the factors affecting power consumption of embedded system,proposes some ways to reduce system power consumption,describes the tactics for ultra-low power embedded system design from both hardware and software design. Keywords: Ultra-low power; Embedded system; Hardware design; Software design; Tactics引 言无论是是在军事还是在商业上的应用，相当数量的便携式嵌入式系统一般是由可充电电池来供电的，因此，采用有效的节能技巧来改进系统的软硬件设计，降低系统的功耗以增加电池供电设备的使用时间，是便携式嵌入式系统设计中需要研究和解决的关键问题。
此外，低功耗设计不仅能延长电池的使用时间和寿命，还可以带来降低系统开销、减少电磁干扰问题、节能环保等好处[1][2]。
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测试名称：RF63U透传模块休眠功耗测试
测试方案：将电流表串入模块电源线，UART接口与计算机连接，通过计算机发送休眠指令使模块进入休眠状态，观察电流表实时电流数据变化。
测试工具：
电流表供电电源USB转UART（3.3V）
测试步骤
（1）RF63U工作电压范围为2.0~3.6V，故在锂电池上串了两个1N4148二极管；
（2）将电流表串入电源线并切换至uA档；
（3）将模块UART接口与计算机的UART接口连接好；
（4）打开串口调试助手，发送区选择16进制；
（5）给模块上电，此时显示为1024uA，因工作于接收模式时，功耗是10mA左右，超出量程所至。
（6）通过串口调试助手发送休眠指令（16进制）AA BB 01 A0 00 13 19；
（7）电流表显示为0.00uA，似乎哪里不对。
因UART接口与计算机连接，计算机的接口的）管脚电平信号馈电足够维持模块工作于休眠模式下，因此我们连接的电池电流消耗此时为0；（8）断开UART接口与计算机的连接线，仅留下电池、电流表、透传模块组成的最小测试系统，电流表从0.00uA逐渐变大，最后稳定于0.12~0.13uA左右。
关于断开UART接口后电流表逐渐变大的原因分析：当UART接口与模块连接时，模块休眠时所需要电量使用UART接口的馈电已经足够，电池电量消耗为0，故此电流表显示为0.00，当断开UART接口后，因模块上电容中存储有电能，模块开始消耗电容电量，随着电容电量的消耗，不足的电量则通过电池补充，故此电流表由0.00uA~0.12uA是个逐渐变化、最后趋于稳定的过程。
关于电流大小分析：RF63U透传模块主要使用了单片机和SI4463芯片和一些辅助电路，进入休眠模式的本质是单片机控制SI4463进入休眠，然后单片机本身也进入休眠状态。
单片机进入休眠状态时官方给出的电流消耗是0.1uA（100nA），SI4463给出的电流消耗是30nA，故此上面的测试结果0.12~0.13uA（即：120nA~130nA）完全符合我们的设计目的。
正常工作模式休眠工作模式（UART与计算机连接）
休眠工作模式，断开UART连接，电流逐渐上升，稳定于0.12uA
关于自动定时唤醒的综合功耗测试，另有测试过程及测试结论，请向技术人员索取
河北稳控科技有限公司
2017年5月。