Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С

В следующем разделе мы исследуем, как управлять энергопотреблением во встроенных системах.

Часто микроконтроллерные системы представляют собой переносные или дистанционно-управляемые модули. Обеспечение подходящего источника напряжения для системы становится главной задачей — задачей, которая может быть обоюдоострым мечом. С одной стороны, должна быть разработана подходящая система питания, чтобы обеспечить соответствующее напряжение и текущие требования для системы в течение приемлемого временного интервала. С другой стороны проектировщик должен уменьшить потребляемую мощность встроенной системы контроллера. Кроме того, система должна иметь защиту от понижения питающего напряжения. Вся эта совокупность требований рассматривается в данном разделе. Мы ограничиваем наше обсуждение системами с аккумуляторным питанием.

Чтобы разработать систему питания для встроенной микроконтроллерной системы, необходимо определить несколько параметров проекта:

• Напряжения питания, необходимые для встроенного контроллера, периферийных устройств, и всех компонентов системы;

• Токи утечки для каждого компонента системы;

• Ожидаемая период работы системы без замены или перезарядки батареи;

• Температура среды.

После определения параметры, можно приступить к проектированию подходящего батарейного источника питания. Для определения этих значений необходимо тщательно исследовать технические данные для каждого компонента системы. Все вычисления должны проводиться для наихудшего случая — другими словами, при наиболее критичных значениях токах утечки и рабочей температуры.

После определения параметров системы можно начать выбор батареи. На рис. 6.7 и 6.8 представлен краткий обзор характеристик распространенных типов батарей. В обзоре приведены только типы батарей, напряжения и емкости. Полный обзор характеристик приводится в каталоге источников питания для электронных устройств. Такие каталоги обеспечивают хороший обзор для всего разнообразия батарей. Но сначала рассмотрим характеристики четырех основных типов батарей:

• Щелочные:Щелочные батареи относительно дешевы, имеют высокие емкости и большое число типоразмеров. Напряжение на зажимах батареи постепенно уменьшается по мере разрядки; емкость увеличивается при нагревании и значительно уменьшается в низких температурах. Большинство щелочных батарей не может перезаряжаться, но некоторые изготовители выпускают перезаряжающиеся варианты щелочных батареи.

• Кадмий-никелевая:напряжение на их зажимах при полной зарядке ниже чем напряжения щелочных элементов. Также обратите внимание, что емкость батареи этого типа также значительно меньше чем у щелочных батарей. Характеристика разрядки более пологая чем у щелочных батарей, как показано на рис.6.8.

• Никелевая металлогибридная:Никелевая металлогибридная (Ni-MH) батарея может перезаряжаться. Этот тип батареи обеспечивает умеренную емкость за умеренную стоимость.

• Литиевая:литиевая батарея имеет 3,6 В напряжение на зажимах и соответственно большую емкость. Батареи этого типа также имеет довольно пологую характеристику разряда. Однако это свойство сочетается с относительно высокой стоимостью по сравнению с батареями других типов.

Рис. 6.7.Характеристика пропускной способности для различных типов батареи

Рис. 6.8.Характеристики разряда батареи