单电池微控制器

概述

　　目前市场上低电压、低耗电的微控制器(MCU)至少需要1.8V的工作电压，因此也至少需要两颗串联的碱性电池来工作。然而，现在Silicon Labs推出全新的微控制器系列仅需提供0.9V工作电压，一颗碱性电池即可实现。

　　为了采用单电池工作，你可以在空间大小一样的情况下，用一颗较大的电池取代两颗较小的电池，同时增加产品的电池寿命。另一个作法则是不采用串联，而以并联方式连接现有的两颗电池，如此也能有效延长产品的电池寿命。但并联的电池连结方式需搭配特定机制以防止这两颗电池逆向连结，除此之外这不失为是一种将电池寿命化的好方法。

　　另一个可能性则是拿掉一个电池，如此能让产品更小且更便宜。也许你会认为拿掉一个电池会让产品电池寿命减半，但了解了下面的说明，您就会明白未必如此。

单电池工作

　　以单电池工作来说，除了要提供0.9V的电压给微控制器之外，有些元器件必须要提供1.8V以上的电压才能正常工作，为了解决此问题，必须另外增加DC-DC升压转换器。然而，就电池供电的嵌入式系统而言，该独立的方法有若干限制。为求将电力消耗降至，在不需要的时候，DC-DC转换器能停止工作。然而，若关掉DC-DC转换器，则微控制器就失去了供应电源，并且无法保持实时时钟，或是在没有额外输入电压的情况下便无法重新启动系统。更糟的是，当DC-DC失去作用时，微控制器将失去整个RAM的内容。然而，如果不停止DC-DC的工作，则即使微控制器是在睡眠模式，系统的待机电流仍会偏高，通常会超过20uA。

　　除此之外，还必须考虑DC-DC转换器和微控制器的工作效率。大部分的独立式DC-DC方案都被设计为传送至少150mW(在大部分情况下会更多)给负载时的效率为，而在较小的负载时效率就会差许多。相对而言，一个典型的微控制器从供电端所汲取的电流会小于30mW，而这会造成DC-DC效率仅为50~70%。

优点

　　Silicon Labs新近推出的C8051F9xx微控制器系列所采用了集成式解决方案。该方案将高度优化的增压DC-DC转换器集成至微控制器中，其能将0.9～1.5V之间的电池电压增至1.8～3.3V之间的可编程输出电压。升压后的电压会被用于微控制器的I/O管脚及外围。

功能效率

　　当然，不是提供高效率的集成式电源供应系统就够了，不同的工作模式和转换次数，以及模拟、数字和通讯外围都会影响系统的整体功耗。

　　低电源微控制器最需注意的技术规格就是待机和工作模式功耗的数据。如上所述，制造厂商通常会列出每兆赫兹多少毫安(mA/MHz)的数值来计算该设备所使用的各种时钟速度。

　　关于这一点，当我们关注有效功耗时，便会直觉的认为就平均功耗而言，以高时钟速率的MCU工作效率比低速率工作的MCU效率要高，这样的看法通常都是正确的。当CMOS处理器的工作性能是在速度较快的情况下工作时，效率通常较高，于是我们便能将更多的精力放在低功耗待机或是关机模式上。