MCU-Betrieb mit einer einzigen Batteriezelle

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Operativer Wirkungsgrad

Ein effizientes, integriertes Versorgungssystem allein ist noch nicht alles. Unterschiedliche Betriebsmodi und Schaltzeiten sowie die analoge, digitale und Kommunikationsperipherie können den Gesamtstromverbrauch des Systems beeinflussen. Die wichtigsten Datenblattparameter einer Low-Power-MCU enthalten die Stromaufnahme im Standby- und im aktiven Modus. Diese Werte werden meist in mA/MHz angegeben, um die verschiedenen Taktraten des Bausteins zu berücksichtigen.

In Bezug zum aktiven Stromverbrauch erscheint es kontraproduktiv, dass eine höhere Taktrate effizienter hinsichtlich des durchschnittlichen Stromverbrauchs ist als der Betrieb einer MCU bei wesentlich niedrigerer Geschwindigkeit - dies trifft aber zu. Ein CMOS-Prozessor ist im schnelleren Betriebsbereich effizienter und kann daher mehr Zeit im Low-Power-Standby- oder Shutdown-Modus verbringen.

Aus dem gleichen Grund kann ein schneller A/D-Wandler effiziente Systemmessungen bereitstellen. Die Geschwindigkeit des Wandlers kann jedoch durch höhere Eingangsimpedanzen eingeschränkt sein, die längere Erfassungszeiten verursachen. Für gleichbleibende Wandlerergebnisse in einem batteriebetriebenen System kommt meist eine separate Referenzspannung zum Einsatz, die manchmal in die MCU mit integriert ist. Der Systemwirkungsgrad wird allerdings beeinträchtigt, wenn ein schneller A/D-Wandler, der ein Ergebnis in wenigen µs bereitstellen kann, mehrere ms zur Stabilisierung der Spannungsreferenz warten muss.

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