详细解析因应能量收集应用的超低功率需求

通常情况下，如果有需要增强性能等级、提供更大程度的优化或提高集成度，OEM就会考虑采取定制方法，从项目开始就与专用集成电路(ASIC)供应商合作。不利的是，这种方法并不总是可行，因为它要求大量的前期财务投资以支付一次性工程(NRE)成本，随后还必须有足够大的批量以收回投资。许多能量收集应用并没有足够大的批量来采取这种方法，但另一方面，在后续流程上仅是将现成元件布设到一起的工程师很可能无法将系统能效提升至最高。令情况更糟糕的是，开发过程很可能要求大量的时间和工程资源。

设计社群如今有了第三种选择，这种选择提供ASIC有利的技术属性，但又没有ASIC上投资及上市时间方面的缺点。这种方法结合了超低功率微控制器(MCU)及高能效、可随时定制和预定义的IC;这样的IC集成关键及必不可少的模块，如采集接口及电源管理功能、传感器及智动器接口。Canova Tech的ETA平台就提供了这样一个实例。这种新的开发套件基于安森美半导体的LC87F7932超低功率MCU和Canova Tech的ETA平台，为工程师提供获得业界证明、可以被定制(硬件及软件)的开发套件，以满足特定应用要求，因而增强系统的功率/性能特性。ETA平台完全可配置，能够连接及匹配市场上大多数能量采集器，处理高于0.9 V的直流 及交流输入电压，或者在使用外部变压器的条件下，处理大于数十毫伏(mV)的电压。收集的能量能够采用不同存储元件来传递/存储，如化学电池、电容及超级电容。通过存储元件，系统能够有效地管理积累的能量，而无论采用的是哪种不规则的提供模式，使系统能够应用省电策略，如使用嵌入式超低功率可配置模拟前端，此前端能够进行系统传感器信号的采集和调理，而无须外部MCU的监控。

LC87F7932B MCU是一款采用CMOS技术的8位器件。它包含以250 ns(最小值)总线周期时间工作的中央处理器(CPU)。这IC集成了32 KB板上可编程闪存、2,048字节RAM、片上调试器、LCD控制器/驱动器、16位定时器/计数器及实时时钟。它的12位7通道低功率模拟数字转换器(ADC)在前端完成了信号调理后，转换采集到的信号。然后，此数字信号能够以无线方式传输或存储，用于根据应用来在后续段提取。

总而言之，能量采集系统的设计涉及到多种重要障碍及挑战。工程师需要尽可能多地提升处理性能，同时将总体功率预算保持在最低等级，而且在可能被证实对成本极敏感的应用中不大幅增加支出。必须竭尽所能，使用最优的元器件，并确保完全理顺开发过程。通过使用本文详细介绍的基于超低能耗MCU架构和可配置及可定制器件的开发平台，工程师能够克服这些障碍，并因而提供更有效的方案。