如何降低电路的功耗

2020年12月18日,

节奏PCB解决方案

关键的外卖

功耗是电路正常工作的必要条件，不同的电路可以处理不同水平的功率。
最小化电路的功耗可以提高电子产品的效率，并降低因电气或热不稳定而导致的故障几率。
降低功耗是一个活跃的研究领域，存在许多策略来降低电路内的功耗。

如何降低电路的功耗

电路中功率过大会引起火灾，这就使得降低功耗变得至关重要。

没有一定的电流和电压，电路就不能正常工作。然而，通过电路的电流或电压过大，会损坏电路以及任何连接的元件。因此，设计者必须注意电路消耗的电量。

电路使用寿命更长，如果通过电路的电量较低，则不易损坏。然而，设计师必须平衡功能和功率，在他们的计算中考虑到电子项目的整体。

那么，如何降低电路的功耗呢?设计者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是如此重要。

不合理的电路功耗

用最简单的术语来说，功率消耗是电压乘以电流的乘积，单位为瓦。电路需要一些功耗才能正常工作，但并非所有的功耗都是可取的。在电路中有两种不同类型的功耗应该最小化:动态和静态。

降低动态和静态功耗

当电路短路或进行开关操作时，就会发生动态功耗。静态功耗发生在电流流动期间，当假定电路上没有活动或在电流泄漏期间。

设计师还必须意识到消费峰值由力量涟漪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，如果不加以检查，可能会使组件不堪重负。尽管像散热器这样的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的组件带来不必要的压力。

减少电力消耗的重要性

随着电子产品变得越来越小，移动设备变得越来越普遍，对现代世界来说，尽量减少电路的功耗变得越来越重要。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标准通过降低功耗提高效率，而不牺牲性能。低功耗标准适用于单个USB端口和多个单独连接的USB集线器。

有两个主要原因，减少电路功耗是重要的。首先是功能性，因为意想不到的功率增益或损耗会降低电路的效率或产生不必要的热量。其次是成本，因为耗电少的电子产品消耗更多运行和维护具有成本效益．

设计师如何降低电路的功耗?

电子项目中的每个组件都对该项目的功耗有贡献。单个组件都有功耗公差，通过多个组件的功率累积效应可以对整个项目产生进一步的影响。

使用低功耗设计技术

一组设计原则，称为低功耗设计，利用各种因素平衡组件内部和组件之间的功耗。这些因素包括电路活度、电流频率、过渡时间、容性负载、电压、漏电流和峰值电流。把所有这些因素都最小化通常是不现实的;设计师必须意识到这些特征之间的权衡，以优化他们的设计。例如，通过电路的高电压通常会导致高功耗。然而，如果电路的活动水平很低，它对项目整体功耗水平的贡献也可能很低。PCB建模软件可以经常预测电力消耗在电路中，设计师可以结合低功耗设计技术与信心。

通过低功耗设计降低功耗，需要开发专门定制的新技术，以实现低功耗，而不损失功能或效率。由于低功耗设计而开发的新技术比便携式设备有更多的应用领域。新形式的计算机RAM、降低开关功率的逻辑门、高性能数据转换器和专门的传感器都是来自于降低功耗的一些突破。与旧的技术相比，其中一些节能的替代能源将耗电量削减了70%。这些技术的广泛采用可以大大减少世界能源消耗，即使电子设备的数量在增加。

改变阈值电压

降低电路功耗的另一个重要策略是根据组件运行的模式，改变组件内的阈值电压。当设备处于待机或关闭状态时，设置较高的阈值电压可以使泄漏电流最小化，从而降低静态功耗。设备运行时的低阈值电压可以提高性能，减少故障，减少动态功耗。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。