电子基础：如何降低电路中的功耗？

如何降低电路中的功耗？我们知道，如果没有足够的电流和电压，电路就无法正常运行。但是，通过电路传递过多的电流或电压可能会损坏电路以及任何连接的组件。

因此，设计人员必须注意电路消耗的功率。在保证电路正常运行的同时，通过电器的电量较少，则电路的使用寿命自然会更长并且不易损坏。然而，开发人员必须在功能与功率之间取得平衡，并在计算中考虑到整个电子项目。

那么，如何降低电路中的功耗呢？电子产品开发人员经常努力通过各种方法来降低电路功耗，但是，第一步是了解什么是功耗以及为什么降低功耗如此重要。

一、不良的电路功耗

简单来说，功耗是电压乘以电流的乘积，以瓦特表示。电路需要一些功耗才能正常工作，但并非所有功耗都是可取的。电路中应尽量减少两种不同类型的功耗：动态和静态。

二、降低动态和静态功耗

当电路短路或涉及开关操作时会发生动态功耗。静态功耗发生在电流流动期间，当电路上没有活动时或电流泄漏期间。

设计人员还必须注意由电源纹波引起的消耗峰值，这可能会以意想不到的方式破坏电路。高静态或动态功耗会产生热量，如果不加以控制，可能会使组件不堪重负。尽管散热器等组件可以减轻高温的影响，但高功耗产生的热量仍然会给电路及其周围组件带来不必要的压力。

三、降低功耗的重要性

随着电子产品变得越来越小和移动设备变得越来越普遍，最小化电路中的功耗对于现代世界变得越来越重要。降低功耗对于延长便携式设备的电池寿命以及使机器之间的连接更节能至关重要。最新一代的电源USB标准通过降低功耗来提高效率，而不会牺牲性能。低功耗标准适用于单个USB端口和具有多个单独连接的USB集线器。

降低电路功耗很重要有两个主要原因。首先是功能性，因为电路中意外的功率增益或损耗会降低效率或产生不必要的热量。第二个是成本，因为消耗较少功率的电子设备在运行和维护方面更具成本效益。

四、如何降低电路中的功耗？

电子项目中的每个组件都会影响该项目的功耗。单个组件具有功耗容差，并且通过许多组件的功率累积效应会对整个项目产生进一步的影响。

（1）使用低功耗设计

我们可以通过使用各种因素来平衡组件内部和组件之间的功耗。这些因素可能包括电路活动、电流频率、转换时间、容性负载、电压、漏电流和峰值电流。将这些因素中的每一个都最小化通常是不现实的，但是开发人员必须意识到这些特性，以权衡优化电路。

（2）改变阈值电压

另一个降低电路功耗的重要策略是改变组件内的阈值电压，具体取决于这些组件的运行模式。器件处于待机或关闭状态时的高阈值电压可以最大限度地减少泄漏电流，从而降低静态功耗。设备运行时的低阈值电压可提高性能并最大限度地减少毛刺，从而降低动态功耗。设计人员可以通过电路控制阈值电压，并使用稳压器在整个项目的其余部分保持稳定的电压。

（3）串联堆叠晶体管

降低电路功耗的另一种策略是串联堆叠晶体管。在关闭状态下连接在一起的两个晶体管比单个晶体管泄漏更少的电流。一种类似的方法，如使用一个晶体管来控制另一个晶体管的输入栅极，通过增加电阻来减少泄漏。无论晶体管是开还是关，这种方法都有效。这两种方法都降低了静态功耗。

以上就是英锐恩单片机开发工程师分享的“电子基础：如何降低电路中的功耗？”。英锐恩专注单片机应用方案设计与开发，提供8位单片机、16位单片机、32位单片机。