摘要: 演示如何使用开关脱波电路来产生长周期定时器,使uP应用程序保持休眠模式,从而最大限度地降低功耗。
本应用程序描述了如何在只需要定期使用µP的系统中降低功耗。通过使用剥离IC电路,可以将µP设置为长时间监控,从而允许其在剩余时间内进入低功耗模式。因此,总功率降低了。
长周期计时器的一个主要应用是在远程气象数据站。这些监测站定期测量环境状况,并将结果传送到中央收集设施。由于这些小型气象站通常位于偏远地区,在多云天气时依赖太阳能电池供电,因此电力效率是其设计中的一个重要因素。尺寸和成本也是重要的考虑因素。
对于全表面贴装、低功耗、长周期定时器来说,最小的组件配置是可能的。该设计可以通过两个低成本组件和固件实现,通过允许微控制器(µC)进入“睡眠模式”来降低功耗。随后,µC被唤醒以执行定期安排的测量。图1所示的电路通过利用双CMOS开关除杂器(U1)中的额外部分来完成此任务。
图1所示 除了脱脱微控制器的RESET输入外,该双开关脱脱IC (U1)的未使用的一半用于实现长周期定时器功能。
µC (U2)提供32字节的RAM和1232字节的EPROM。(还有一种低成本、一次性可编程的版本。)双反脱器U1的IN1/OUT1引脚配置为反脱µC的系统复位脉冲。IN2/OUT2对配置为长周期定时器。电容C1和U1内部的63k欧姆(典型)上拉电阻形成用于此目的的时间常数。
当C1电压达到U1的输入电压阈值时,U1启动50ms延迟。在这个延迟之后,OUT2打开n通道数字场效应管N1,它必须保持足够长的时间以完全放电C1,为下一个定时周期做准备。IN2的第二次转换(高到低)启动另一个50ms延迟。在这个延迟之后,循环重复。因此,计时器周期可以用下式计算:
段(s) = (63 k C1××(-ln(1-V (T) / (CC))) + 0.1秒)
表1给出了U1在不同工作电压(V(CC))下的输入阈值电压(V(T))。
MAX6817开关脱开器的阈值与V(CC)电压的关系 | |
表系统电压,V(CC) | 表阈值电压,V(T) |
2.7 v | 1.30 v |
3.0 v | 1.45 v |
3.3 v | 1.50 v |
5.0 v | 2.00 v |
下面的公式可以用来确定所需定时器周期的C1值:
C1 =(时间- 0.1 s) / (63 k×(-ln(1-V (T) / (CC))))
其中Period等于期望的时间延迟,以秒为单位。
远程气象站每隔一定时间报告一次,这些报告的时间由收集站记录下来。由于时间不是关键,C1电容器可以是±20%公差的钽型。如果需要更紧的时序,可以用表面贴装陶瓷电容器代替C1。
数字场效应管N1被选择用于其低电平栅极驱动,这使其能够在3至5V电路中正常工作。如果替换一个不同的FET,它必须能够在U1将输出状态改变为低之前完全放电C1。具体来说,它应该提供放电时间(5R(DSON)C1)小于50ms。如果需要尽可能短的周期,U1可以通过移除C1(留下N1的漏极连接到U1的引脚3)配置为10Hz稳定的多谐子。
长周期定时器的程序代码是用68HC705汇编器编写的,可以在这里下载。
这篇文章的类似版本出现在2001年10月1日的《电子设计》杂志上。
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