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关于低功耗设计的一个案例

已有 1912 次阅读2018-6-27 11:22 |个人分类:低功耗技术杂谈

公司是做车载相关设备的，某款终端客户要求在低功耗状态下采用电池工作30天，由于车载GPS终端一般采用GPS模块采集经纬度信息通过GPRS网络上传数据中心的方式来工作，所以两个模块都是耗电大户，GSM模块在GPRS联网状态下峰值电流可达2A，其工作电流最大可达220ma，GPS模块一般在60-70ma左右，所以低功耗状态下必须切断这两个模块的电源，由于终端体积较小无法采用体积更大蓄电池来供电，最大只能选用3.7V 2400ma的锂电池来供电，这样就决定了终端必须在休眠时进入超低功耗状态下，经过设计电路，将GSM模块与GPS模块的电源分别通过使用可控LDO用CPU来控制切断电源，样机制作完毕，调试发现电流比预先设计的大2ma左右，无法达到要求，理论上在终端进入低功耗状态下其耗电应该在1ma以下，但是目前看来多出来了2ma左右，真是百思不得其解，进一步分析电路发现，GSM模块与GPS模块即使在关断其电源的情况下居然也有近1ma左右的电流消耗，发现了问题所在就剩仔细排查了，终于发现了为什么会有1ma的电流消耗，如上图所示，终端在休眠时CPU依次将GPS模块GSM模块电源切断，此时两个模块均处于掉电状态，但是此时CPU的串口引脚还接在模块的串口引脚上，由于模块或者IC在设计的时候考虑到防止引脚上出现高于电源电压的电平出现，于是在总线上做了如图2的一种保护，当模块处于掉电的状态时，其总线由于有二极管进行保护则其电压被箝位0.3-0.7V左右，所以当CPU的TX引脚输出为高电平（3.3V）时则电压一部分电压直接经过到电源的二极管达到了VCC引脚，进而经过了整个模块形成的负载，构成回路，虽然不足以让模块正常工作，但其损耗的电源对于一款低功耗的产品来说还是很可观的，所以，要求软件工程师在CPU进入休眠状态时，先将接到两个模块的串口的I/O口设置为高阻态，经过测试，终端在低功耗状态下已经可以达到800ua，满足之前的计算要求，可以达到客户要求，至此样机测试完成。

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