嵌入式系统低功耗设计.ppt

嵌入式系统低功耗设计低功耗嵌入式系统应用实例嫦娥二号中的低功耗系统计算机功耗?功耗:设备输入功率和输出功率的差额?计算机是一种电子设备,正常工作必定产生功耗?独立工作的嵌入式系统,如果没有输出功率,其消耗的电能最终都转化热量?过高的功耗会带来散热、能源浪费、电磁干扰、稳定性降低、安全隐患等一系列问题嵌入式系统低功耗设计的重要性?低功耗设计可延长电池供电系统持续工作时间?低功耗设计是延长系统使用寿命、提高系统稳定性的需要?低功耗设计降低系统的散热要求?低功耗设计有利于节约能源?低功耗设计可减少系统的电磁辐射?低功耗设计可提高系统的安全性计算机主板中的散热器功耗类型?静态功耗:门电路的状态不发生翻转时,门电路的功耗, CMOS 门电路的静态功耗非常小?动态功耗:当门电路状态发生翻转时产生的功耗。电平发生翻转时,会产生瞬间的大电流,并引起负载电容的充/放电,产生较大功耗?动态功耗是影响系统功耗的主要因素 CMOS 非门电路结构?当V IN =0V 时, T N截止, T P导通, V OUT ≈V DD,为高电平?当V IN =V DD时, T N导通, T P截止, V OUT ≈ 0V ,为低电平? CMOS 非门电路在静止状态下,总有一个 MOS 管处于截止状态( nW 级功耗) ? CMOS 门电路动态功耗包括两个部分:电容充放电功耗、瞬时导通功耗 CMOS 门电路电容充放电功耗 P turn ?当输入翻转为“0”时, T P导通,电源通过 PMOS 向负载电容充电?当输入翻转为“1”时,负载电容通过 T N向地放电。?随着 CMOS 门电路状态的改变,负载电容上不断发生充、放电过程,从而产生功耗,这就是电容充放电功耗?电容充放电引起的平均动态功耗?占门电路全部功耗的 70% 到 90% FVCP DD L turn 2??FVCP DD L turn 2?? FVCP DD L turn 2? CMOS 门电路瞬时导通功耗 Pshort ?实际应用中,转移曲线并不是理想的方形, BCDE 时间不为零,零内阻的 MOS 管会在电源与地之间形成直接短路的现象?对大多数芯片,瞬时导通功耗占总动态功耗的 5% 到 10%