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Maximiza la duración de tu batería


Resumen

Los diseños con alimentación a baterías o con respaldo, son cada vez más comunes, pero con la creciente necesidad de una mayor eficiencia y aprovechamiento de los recursos (por ejemplo, baterías), diseñadores se encuentran bajo creciente presión para hacer que la batería dure más tiempo, y así la vida del producto. Muchas de estas aplicaciones operan sobre una base cíclica, pasando el sistema una gran cantidad de su tiempo dormido, donde el promedio de corriente es muy baja, especialmente durante los modos de espera desempeñando un papel crítico.

Introducción

Este documento es el último de una serie de cuatro documentos, que examinan las diferentes técnicas necesarias para diseños de bajo consumo y la operación en aplicaciones con baterías. En este trabajo se examinan los criterios para sistemas de baterías que pasan gran cantidad de su tiempo dormido (en espera), donde el objetivo es hacer que la vida de la batería dure tanto como sea posible. La mayoría de los detalles ya se han proporcionado en los tres documentos anteriores, así que para evitar repetirnos, este documento resume éstas áreas clave que deben tenerse en cuenta. Las referencias utilizadas se basan en el RL78 de Renesas de 16 bits y el RX100 de 32 bits, familias que también se indican en los documentos anteriores.

Sistemas a baterías que pasan la mayor parte de su tiempo dormido

Los documentos 1, 2 y 3 examinan gran parte de los detalles que rodean los diferentes modos de operación (en reposo) y los efectos de combinar bajas frecuencias de reloj con el uso del modo en reposo. Para alargar la vida de la batería es esencial que se utilicen modos de espera durante los tiempos de inactividad del sistema, ya que esto contribuirá de manera significativa a bajar la media de la energía consumida en todas las aplicaciones (ver documento 3). Sin embargo, como se describe en documento 2, el modo de espera puede tener sus propios problemas como: 1. Parar los periféricos y restablecer sus ajustes de configuración y estado. 2. Las funciones analógicas pueden permanecer encendidas o tener unos tiempos de inicialización lentos. 3. Manejo de periféricos externos. Idealmente todos los periféricos deben apagarse durante el modo de espera para proporcionar el drenaje de corriente más bajo, pero como esto puede causar problemas, es importante que los efectos sean analizados para determinar la mejor solución global y gestionarlos necesariamente en el software del sistema. El resumen a continuación son los criterios fundamentales con detalles y referencias a los otros tres documentos que afectan a las aplicaciones que requieren largas operaciones de tiempo de espera.

Espera

El documento 1 dio un simple ejemplo de una aplicación repetitiva (cíclica) donde se logró hacer funcionar al MCU a una frecuencia de reloj baja (32 KHz) combinado con el uso del modo de espera, tiempos de funcionamiento y duración de la batería (o en este caso alargar la vida de un limón). La duración de la batería se mejora aún más en aplicaciones donde el sistema se puede “detener” (es decir, todos los relojes parados) durante los períodos de inactividad para que toda la actividad esté congelada hasta que se genere un despertador. Esto se muestra en el documento 3 que examina los efectos que tiene la combinación de bajas frecuencias de reloj y los modos de espera en los resultados promedio de las corrientes. Tomando algunos ejemplos de los otros documentos se pueden lograr corrientes promedio muy bajas, basadas en la siguiente ecuación: (Iave = ((AC1 * AT1) + (AC2 * AT2) + (IC * IT)) / P) Vimos corrientes promedio de 400 nA para el RL78/L12, 800 nA para el RX111 y niveles promedio de 2 μA a 3 μA cuando periféricos como la pantalla LCD, está en funcionamiento (ej: RL78/ L12).

Periféricos

Generalmente la mayoría periféricos internos o externos no están obligados a operar durante períodos de inactividad e idealmente deberían estar “apagados” para evitar cualquier drenaje de energía innecesaria. Sin embargo, asegúrese de consultar el manual de usuario del MCU para entender correctamente el funcionamiento de todos los periféricos en modo de espera y los efectos de apagar (resetear) y de volver a encender cualquier periférico que se utiliza de esta manera, ya que es probable que se necesite tiempo y código adicional para volver a inicializar el periférico. El drenaje de corriente de funciones analógicas (internas y externas) no está únicamente relacionado la con operación de reloj, sino por corrientes “estáticas” (referenciado a adaptación de resistencia etc.) presentes en todas las funciones analógicas. El enfoque óptimo para el uso de funciones analógicas es inicializar, usar y luego apagar. Sin embargo tenga en cuenta que se necesitan relativamente largos tiempos de inicialización que el sistema debe permitir. Este es el momento ideal para que la CPU realice otras tareas en primer plano, mientras se espera a que la función analógica esté lista para operar.

Pines I/O

 Los pines I/O no usados, idealmente no deberían configurarse como entradas (a menudo el estado predeterminado) y dejarlos desconectados (es decir, flotantes). Mejor que usar resistencias internas o externas en estos pines, es preferible ponerlas como salidas, así que no se necesitan resistencias de pull up/down. Donde se necesiten resistencias (pull up/down o funcionales) intente usar el mínimo número requerido y el valor más alto posible para mantener el correcto funcionamiento de la función. Las resistencias internas en los pines son programables por software, con lo que se pueden utilizar sólo los necesarios, dejando todos los demás desconectados.

www.renesas.eu



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