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AN-1192电源占空比控制器,以延长电池寿命,采用MCU可编程占空比

内容

参考文献

有关文件及软件,请浏览:

//www.xmece.com/亚博电竞菠菜products/greenpak

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yabo国际娱乐Dialog Semiconductor提供了一个完整的应用笔记[4]库,包括设计示例以及Dialog IC内的功能和模块的说明。

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摘要

一些电池供电的产品,特别是物联网(IoT)亚博电竞菠菜传感器收发器,最好间歇供电,以延长电池寿命。例如,一台收发机每秒只需要检查一次信号。在此基础上,占空比控制器为收发和控制单片机接通电源。一旦MCU确定收发器已经完成了它的工作,它通过关闭下游电路的电源触发占空比控制器重新启动。

现有技术

这种占空比配置目前是通过使用多个连接设备实现的,如TI的TPS61291、TPL5111或CD4541,以及相关的无源组件。

图1所示。使用特制的离散设备来实现功率占空比循环的设置示例

GreenPAK™技术

修改每个周期之间的延迟周期的能力是有利的,因为它允许应用程序修改占空比,以最佳电池寿命考虑外部因素(例如,一天的时间,季节,温度,交通量等)。

图2。示例GreenPAK SLG46116V/SLG46117V的替换,占地面积更小,支持的无源组件更少,可选增强占空比控制与MCU可修改间隔
图3。SLG内部框图(内虚线)

实现

该电路使用SPI接口来设置和改变时间间隔。当外部电路没有供电时,预期输入引脚将有高阻抗或保持在逻辑低。

如果时间间隔是常量,则由用户实现硬连接版本;如果愿意,则由用户实现并行接口版本。

图4。电源占空比控制器GreenPAK™原理图

计数器块CNT0-CNT3配置为具有不同延迟时间的上升沿延迟。当DLY_IN信号到每个块分别为100ms, 500ms, 1s, 5s时,块将输出HIGH。3个muxes的选择引脚分别连接到DFF0和DFF1,其操作如下所述。所选的MUX输出将在延迟周期结束时升高,并将驱动P-FET电源开关打开,连接Power in到Power out。一旦MCU或其他外部硬件确定所需的操作已经完成,Sleep引脚被驱动高,通过2- l3反转后,这个信号复位DFF2和CNT/DLYs,导致DFF2的输出进入低。这会关闭P-FET开关。此时,当外部电路失去电源时,Sleep输入应该返回到LOW或无电压(引脚被内部拉下)。

图5。预定义延迟可以通过修改配置来更改

为了对时间周期的选择进行编程,使用SPIEN驱动HIGH,在引脚D处的逻辑电平被时钟锁定到CLK上升沿的DFF0。已经在DFF0中的数据被时钟写入DFF1。这将设置SEL0和SEL1。由于大多数MCU的最小SPI数据帧大小大于2位,需要注意的是,只有最后两个时钟位被保留(所以当在MCU上实现SPI接口时,应该只设置传输的最后两个位)。当SPI接口不使用时,SPIEN应该保持低阻抗或高阻抗(它内部拉低)。

第一次上电时,DFF0和DFF1的默认值为0,导致延迟最短。此外,DFF2具有高初始极性,打开P-FET开关。此时,应该对所需的延迟进行编程。之后,编程延迟间隔将被保留,直到GreenPAK芯片失去电源,或直到延迟被重新编程。

通过重新配置每个CNT/DLY模块和/或OSC模块的计数器数据(和/或时钟),所显示的延迟时间可以修改为任何允许的延迟周期。

如果不需要SPIEN功能,可以去掉2-L2门,CLK可以直接驱动DFF0和DFF1。在这种情况下,CLK应该保持低或在高阻抗时,没有时钟数据。

表1。程序位、中间选择和结果
最后2位从L到R
SEL0
SEL1
选择
延迟(女士)
00
0
0
CNT0 / DL0 CNT2 / DLY2 3 l2
One hundred.
01
1
0
Cnt1 / dly1, cnt3 / dly3, 3l - 2
500
10
0
1
CNT0 / DL0 CNT2 / DLY2 3 l - 3
1000
11
1
1
Cnt1 / dly1, cnt3 / dly3, 3l - 3
5000

SPI输入已经在8MHz的时钟速度下进行了测试,工作在SPI模式0,1和3。

波形

图6。演示将延迟从100毫秒改变为1秒
图7。显示睡眠脉冲(黄色)结束周期

Arduino代码

这些测试和演示是使用以下Arduino测试代码完成的:

表2。SLG46117V Arduino互连使用演示
函数
SLG46117V销
Arduino销
SPI数据
2
11
SPI时钟
3.
13
SPI启用
1
7
断电
4
5
睡眠
10
6

结论

在这个应用笔记中,我们创建了一个可变长度的电源占空比控制器,以帮助延长系统的电池寿命。它允许微控制器决定多久断电和什么时候醒来。由于GreenPAK IC的静态电流小于一个典型的微控制器的静态电流,使用GreenPAK作为一个专用的唤醒/休眠设备将有助于系统在电池耗尽之前运行更长的时间。