簡介
現(xiàn)今,私人家中和辦公室使用的電氣產(chǎn)品的數(shù)目正在以極快的速度增加。這些產(chǎn)品中的大多數(shù),例如音頻/視頻產(chǎn)品和辦公設(shè)備,都有著待機" title="待機">待機期間耗電量大的問題。這不僅浪費電力和資金,同時對環(huán)境也有不利的影響。正是由于這個原因,現(xiàn)在對于大部分產(chǎn)品,都有相對應(yīng)的法規(guī)來嚴格地限制待機期間的能耗" title="能耗">能耗。
本文針對待機模式下電源" title="電源">電源器件提出了 ST 智慧電源管理的解決方案,它符合新規(guī)范的開機節(jié)電(on-Power saving)。
除智能型電源管理之外,該架構(gòu)是一般目的使用的,與產(chǎn)品無關(guān)。它可以輕易地適應(yīng)和嵌入到消費性設(shè)備、辦公設(shè)備和家用電器中。
待機規(guī)范能耗簡介
待機模式是指產(chǎn)品被關(guān)閉,不執(zhí)行任何常規(guī)功能但仍然與電源連接的狀態(tài)。
活動模式(active mode)則是指產(chǎn)品在開啟并處于執(zhí)行常規(guī)功能時的狀態(tài)。
因為許多設(shè)備在多數(shù)時間都處于待機模式—如數(shù)字電視或打印機,因此這一期間的節(jié)能程度將決定整體節(jié)能的狀況。
目前能源之星( Energy Star®)的規(guī)范規(guī)定待機模式下的能耗應(yīng)少于或等于1至2 瓦特,根據(jù)設(shè)備類型有所不同,例如,對音頻/視頻產(chǎn)品而言,這個值固定為 1 瓦特。
STMicroelectronics的電源管理解決方案
ST 提出了一套智能型電源管理方案,該方案對于設(shè)計具有可持續(xù)原則(sustainable principle)的系統(tǒng)是十分有必要的。
這一方案的方法是在含有特定電源控制韌體的主系統(tǒng)中添加一個通用低功率微控制器。
圖 1 顯示了常規(guī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,這些系統(tǒng)包括音頻/視頻產(chǎn)品、辦公設(shè)備和家用電器產(chǎn)品。不論是什么應(yīng)用,都可以將它們分為兩部分:
主系統(tǒng)模塊(block)
電源管理模塊
主系統(tǒng)模塊執(zhí)行系統(tǒng)主要目的的活動;其硬件拓撲結(jié)構(gòu)對于不同產(chǎn)品是不同的,但是每個都含有一個包括 I2C 總線的主IC 控制器,以及至少一個喚醒源(wake-up source)。
主IC 控制器管理所有的系統(tǒng)功能,與待機控制器、喚醒源和其它設(shè)備相連接。
喚醒源是指能命令待機控制器退出待機模式和回到活動模式的事件。常用喚醒源是遠程控制接收器、鍵盤、VGA和HDMI輸入等。喚醒源也可以是定時器事件(timer event),用于記錄、啟動特定的操作,或用于定期更新。
在活動模式期間,喚醒源與主IC 控制器相連接來執(zhí)行與命令相關(guān)的功能。
電源管理模塊是與主系統(tǒng)無關(guān)的通用模塊。這部分的核心部件是一顆8 位的低功率微控制器,它通常當作待機控制器使用。它接收來自主IC控制器和喚醒源的輸入,通過繼電器打開和關(guān)閉為多數(shù)主系統(tǒng)供電的全開通電源模塊(full on power supply block)。在待機模式期間,低功率微控制器和喚醒源由輔助電源供電。
根據(jù)該架構(gòu),系統(tǒng)以兩個不同的模式(參見圖2)工作:
活動模式,此時為主IC 控制器和其它設(shè)備供電。
待機模式,此時僅為低功率微控制器和喚醒源供電。
重設(shè)定之后的預(yù)設(shè)狀態(tài)(default state)是活動模式。
活動模式
一旦系統(tǒng)被插上電源,系統(tǒng)所有部件都通電,并且處于執(zhí)行狀態(tài)。主IC 控制器將管理每個功能;它檢測來自喚醒源(如遠程控制器)和前面板的使用者輸入;它利用I2C總線與其它設(shè)備和低功率微控制器相連接,在這種情況下,主IC 控制器被配置為主系統(tǒng),而其它設(shè)備,包括低功率微控制器,則被配置成從屬(slave)系統(tǒng)。
在活動模式狀態(tài)下的主IC 控制器和低功率微控制器的相互通信中,主IC 控制器更新低功率微控制器的緩存器,例如,對定時器新事件等編程,以及發(fā)送待機命令請求。
一旦待機控制器從主IC 控制器收到關(guān)機命令,便進入待機模式。
待機模式
在低功率微控制器從主IC 控制器收到待機命令時,它將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入待機模式,關(guān)閉與全接通電源連接的繼電器。在待機模式下,僅有低功率微控制器和喚醒源通電。在此一期間,低功率微控制器進入停機模式,等待外部輸入或定時器事件。一旦上述事件發(fā)生,低功率微控制器退出停機模式(halt mode),對收到的信號進行譯碼,通過繼電器開啟整個系統(tǒng)。喚醒事件的種類和功能透過I2C總線傳達到主IC 控制器,以執(zhí)行相關(guān)的操作;現(xiàn)在系統(tǒng)處于活動模式,所有功能都可以正常地執(zhí)行 。