高分度、低成本、低能耗的衡器SoC方案
出处:davidli88 发布于:2010-04-16 11:25:03
随着电子衡器产业的发展,市场对低功耗和高提出了越来越高的要求。深圳市芯海科技作为国内的模拟、数模混合集成电路设计企业,在电子衡器芯片和电能计量芯片领域具有国内的水平,芯海科技推出的高24位ADC芯片CS1242更是填补了国内中高端电子衡器芯片领域的空白,并针对低功耗、高这一趋势推出了CSU11XX衡器SoC芯片。CSU11XX芯片的优势是同时满足了自动上秤人体秤、太阳能人体秤对低功耗的要求,以及口袋秤对高的要求。利用CSU11XX设计的自动上秤人体秤,平均待机功耗可以低至3uA以下,太阳能人体秤称重电流在20uA以下,口袋秤分度可以达到三万分之一。
衡器SoC芯片CSU11XX及应用
CSU11XX集成了8位RISC MCU,4K×16 OTP(可作为用户数据PROM)、256 RAM、4×18 LCD,以及16个I/O口(除这16个I/O口外,所有的“Seg”口均可复用为输出,使得IO总数多达到26个),双通道高速、高ADC,数据输出速率为16kHz(为12位,增益为32),达到18位(增益为128,速率为32Hz)。为了能够在一个芯片上同时满足低功耗和高的要求,CSU11XX提供了“功耗--速度”相互平衡的选项,即用户可以通过配置较低的ADC工作电流来实现低功耗,但这种情况下线性度较差,只能够用于5000点以下的秤,也可以配置较大的工作电流来实现30,000分度的和线性度,为工程师进行多种类型的方案开发提供便利,只需要在配置上稍作改动,就可以满足不同的市场需求。
图:CSU11XX内部功能框图。
以下针对三种不同的应用提供设计思路:
功耗自动上秤人体秤方案。自动上秤人体秤的平均功耗取决于两个因素:静态功耗及动态功耗。其中静态功耗由芯片的漏电流、看门狗模块电流组成,CSU11XX的漏电流为0.5uA,看门狗模块电流为0.7uA,总静态电流为1.2uA。动态电流主要由ADC与传感器工作电流构成,决定性的因素包括ADC+传感器的功耗以及供电的时间窗口长度。对于人体秤这种对要求不高的应用,我们可以选择的ADC偏置电流,把ADC+传感器的总功耗降低到2.5mA。时间窗口控制上,使用8K的输出速率,采用第三个AD值,总时间为375uS。得到AD值之后,直接与预先计算出来的上秤判决AD阈值比较,超过则起秤,否则继续休眠。所以总功耗为1.2uA+375uS×2.5mA/1S=1.2uA+0.94uA=2.14uA。实测值会介于2uA至4uA之间(由于工艺漏电流的离散性)。
成本的太阳能人体秤方案。太阳能人体秤的出现,主要是为了避免普通电池对环境的危害,达到环保的目的。但是,目前市面上的太阳能人体秤需要昂贵的传感器和PS08主芯片。造价成本极大的限制了太阳能人体秤的市场占有率。CSU11XX提供了专门为太阳能人体秤而设计的特性。设计时使用1KHZ的AD输出速率,使用第四笔AD,每秒钟称重,则所需的动态功耗为4次×2.5mA×(1/1000秒)=10uA,LCD显示所需的功耗为5uA(驱动电路工作电流)+5uA(玻璃消耗)=20uA。
三万分度的手掌秤方案。在手掌秤应用场合,重要的是和线性度。为达到这个目的,我们需要把ADC的工作电流配置为人体秤场合的4倍。并把ADC的输出速率降低到7.6HZ,PGA=256,在这种模式下,ADC的稳定性非常高。在程序中,将AD值进行4次算术平均,再进行8次滑动平均(需要使用滑动缓存快速刷新机制来保证反映速度),即可得到稳定的三万分度手掌秤。
本文小结
以上三个方案可以涵盖大部分的家用秤市场,对于厨房秤、脂肪秤只需要稍作修改即可。同时,为了方便客户进行开发,芯海科技还为每一种方案都提供了参考设计,可以提供全套的电路图及源代码,为客户产品开发提供了极大的便利。(作者:刘小灵 深圳市芯海科技有限公司)
版权与免责声明
凡本网注明“出处:维库电子市场网”的所有作品,版权均属于维库电子市场网,转载请必须注明维库电子市场网,https://www.dzsc.com,违反者本网将追究相关法律责任。
本网转载并注明自其它出处的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。
如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。
- 离心机的种类是什么2024/4/24 17:43:40
- 电路仿真软件哪个比较好?2024/4/23 17:50:46
- TCP/IP协议包括哪些协议2024/4/22 17:33:22
- cps是什么意思?cps的含义_cps的特征2024/4/16 17:56:11
- 你所知道的DCS系统都有哪些?2024/4/16 17:50:53