实现低功耗电路的三种方法

1．降低工作电压

降低电路工作电压是降低功耗最有效的方法，同时也是保证小尺寸器件可靠工作的必要条件。电子电路的动态功耗与其工作电压的平方成正比。如果电路的工作电压从5V降到3.3V，则可以减少56%的功耗；如果进一步降低至2.5V，则可减少75%的功耗。可见，通过降低电源电压能够非常显著地降低电子电路系统的功耗。可是如果电源电压降低很多，甚至工作电压接近其阈值电压时，将会导致电路的性能大幅度降低。通常电子电路工作电压不低于3倍的阈值电压比较合适。由此可见，可以通过降低阈值电压的方法来持续降低工作电压，但阈值电压的降低必须保证阈值电流保持在允许的范围之内，以此来保证电路的噪声容限不会降低。另外，也可以采取动态多阈值控制技术来降低阈值电压。

2．采用较低的时钟速率

工作频率的降低可能导致器件性能的下降以及工作效率的降低，这是不希望看到的。因此，应从电路设计结构上采取措施，确保在保持电路系统总体性能不变的条件下，降低工作频率。通常采用的主要办法为并行处理，其基本思想是将功能模块划分为多个子模块，对子模块进行并行处理。

3．电源管理和时钟控制技术

对电子电路系统的供电电路进行综合动态管理，各功能模块的电源相对独立，分别予以控制，随时将暂停工作的功能模块电源关闭，待其工作时及时接通电源。实现实时控制供电，从而达到降低功耗的目的。另外，可以采用智能电源，在系统中增加实时智能预测、检测，并仅在需要时才对系统供电。许多笔记本电脑及其电源管理就具有这种特殊的机制，只给需要工作的电路加电。

对于供电管理电路所需器件，应选择导通电阻较小、开关速度更快、静态系统功耗小、驱动电流小的器件。这类器件便于管理，同时能充分有效地降低整个系统的功耗。另外，应对系统中电源泄漏电流（电源泄漏、保护电路泄漏、分布电路泄漏、RC泄漏、意外泄漏等）进行仔细检查分析，逐一排查处理，使其降到最低点。

加强对电子电路系统时钟的控制，采取动态打开、关闭CPU时钟或者系统时钟的方式，系统忙碌时时钟工作时间相应延长，闲暇时相应缩短工作时间，甚至休眠时直接关闭时钟。

通过控制信号控制外围电路的工作时间，尽量选择较低的工作频率作为时钟频率，并与外围模块的低功耗控制功能相结合，利用软件对外围模块电源的开启和导通进行实时控制。显示器显示过后，可以关闭显示，或者关闭显示模块的时钟。能够利用程序控制的数字量输出的电路引脚，处于空闲状态时，应控制其输出高电平。

降低电子电路的工作电压和时钟频率可显著降低电路功耗，但同时也降低了速度。可见简单地降低电路的工作电压和频率将导致电路整体性能不佳。通常针对电路不同模块、不同时刻对速度的不同要求使用不同的工作电压和频率，这样不仅可保证整体电路的高速性能，而且可极大降低功耗。例如，数字电路的存储器可工作于较低电压，而输出驱动部分可采用较高电压与外部元器件相接，电压调节是通过电平转换电路来实现的。(www.xing528.com)

在同步时序逻辑电路中，时钟信号必须以最小的延迟和畸变传送到各芯片的时钟信号输入端，时钟系统的驱动电流大，因而在高速运行时功耗很高。为降低功耗，在满足性能要求的前提下，可以对芯片内不同的模块根据不同需要使用不同频率的时钟。

4．对输入信号进行限制

对于模拟电路（包括A/D转换器），限制输入信号的带宽可以降低对信号的处理速度，进而可以降低电路功耗。同样如果降低A/D转换器的速率，也能降低功耗。

5．对输入/输出接口进行设置，使其只在工作时消耗功率

对输入/输出接口进行合理设置，使其只在需要输入或输出信息时处于工作状态，以减小接口电路的功耗。但从非工作状态转换到工作状态需要较长的时间，另外可能产生与输出电路有关的额外漏电流，使输出电压降低，并使其他输出电路处于较高的漏电交叉工作区域。

6．降低“开关次数”

降低“开关次数”的实质是尽量减少不必要的耗能翻转。可以优化算法改进编码和优化逻辑结构等途径减少开关次数及其传播范围，可有效地降低功耗。

综上所述，电子电路系统的功耗与负载能力、电源电压、工作频率、输出电平等密切相关，在降低电路系统功耗时，应充分考虑这些因素，对它们进行有效的控制。设计低功耗电子电路系统的主要原则是合理选择处理器（选取具有低功耗特性的单片机），选用与之相匹配的外围器件，并有效地对电路的硬件进行网络管理，同时还要重视电路管理软件的设计，结合硬件真正有效地降低电路系统的功耗。