追求極致低功耗 元件整合未必總是最佳解

作者: 黃繼寬
2023 年 08 月 04 日

對電子產品開發者而言,使用整合度更高的元件,通常能帶來節省成本、縮小產品尺寸與省電等諸多效益。因此,電子元件供應商通常會將提升元件整合度當作產品研發時的主要設計目標,以迎合客戶的需求。然而,如果以低功耗作為最優先考量,高整合度的方案未必總是最佳解。

像智慧門鎖這種典型的物聯網應用,絕大多數時間均處於待機狀態。因此,要降低這類應用的耗電量,必須針對這種特殊的工作模式著手

亞德諾(ADI)多重市場電源事業部資深業務開發經理Allen Tsai指出,在物聯網(IoT)這類應用興起之前,在元件中整合更多功能,通常能讓應用產品開發者享受到降低功耗、縮小系統尺寸與節省成本等諸多優勢。但如果是物聯網裝置這類應用,在設計中導入高整合度元件,就未必能同時享受到上述的所有優點,因為物聯網裝置的運作模式,跟一般的電子產品有很大的不同。

根據亞德諾的研究,絕大多數物聯網應用產品部署到現場後,在其產品生命週期中,有超過九成時間都處於待機,甚至是休眠模式。因此,如果要盡可能延長電池壽命,或是導入更小型的電池來縮減產品尺寸跟降低成本,如何把元件在待機時消耗的靜態電流壓低到極限,才是最重要的課題。

為了達成把靜態功耗壓低到極限的設計目標,亞德諾開發出一系列名為nanoPower的獨家技術,並將其應用在電源轉換器、運算放大器、時脈及加速度計等產品上。這些元件本身的靜態電流均低於1μA,可以最大限度地延長物聯網裝置的電池壽命。而且,也因為是單一功能的元件,這些元件可以很輕鬆地視應用需求進入休眠模式,把功耗壓低到SoC無法企及的水準。

鎖相迴路(PLL)就是一個很典型的案例。目前市面上有很多SoC都透過內建的PLL來獲得時脈訊號,但PLL本身是一種極為耗電的電路,如果在SoC裡整合PLL,即便SoC處於待機模式,還是會消耗可觀的靜態電流。某智慧手表品牌就因此放棄採用高整合度方案,改用亞德諾提供的一系列nanoPower元件來實現其智慧手表設計。

Allen Tsai總結說,物聯網概念的興起,促使應用開發者追求更極致的低功耗設計。為達成此一目標,有些業界已經習以為常的觀念或想法,必須在物聯網應用的情境中重新思考,尋找真正適合的技術方案。

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