电源技术中的降低移动设计功耗的创新逻辑技术
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2020-11-07
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电源技术中的降低移动设计功耗的创新逻辑技术电源技术中的降低移动设计功耗的创新逻辑技术
当前的移动设计在努力在高耗能(power-rich)的功能性和更长电池寿命的需求之间取得平衡。本文将探讨在混合
电压供电的移动设计中，混合电压电平如何提高ICC电源电流及逻辑门如何降低功耗。 目前，大多数便携
设备都备有多个电源轨，但在输入高电平(VIH)低于电源电压(VCC)时，仍可能产生不定功耗。当输入电压为电
源轨电平(VIL＝GND 或 VIH＝VCC)时，CMOS一般具有极低的静态ICC和泄漏电流，故是移动应用中逻辑器件
的首选技术。不过，若VIH 图1：逻辑门和输入电压条件。 输入电压等于电源电压Vcc时为使用CMOS门电
路的理想状态，这时ICC电流极低。在混合电压情况
当前的移动设计在努力在高耗能(power-rich)的功能性和更长电池寿命的需求之间取得平衡。本文将探讨在混合电压供电
的移动设计中，混合电压电平如何提高ICC电源电流及逻辑门如何降低功耗。
目前，大多数便携设备都备有多个电源轨，但在输入高电平(VIH)低于电源电压(VCC)时，仍可能产生不定功耗。当输入
电压为电源轨电平(VIL＝GND 或 VIH＝VCC)时，CMOS一般具有极低的静态ICC和泄漏电流，故是移动应用中逻辑器件的首
选技术。不过，若VIH 图1：逻辑门和输入电压条件。
输入电压等于电源电压Vcc时为使用CMOS门电路的理想状态，这时ICC电流极低。在混合电压情况下，若Vin
一般在CMOS门电路的设计中，输入电压阈值或输入切换点为VCC/2；不过，飞兆半导体的低ICCT门电路采用专有的输
入电压设计，可降低输入阈值电压，增大输入电压范围，同时不影响有效逻辑低电平VIL。如前所述，当输入电压为0V或VCC
时，CMOS门电路的耗电量极低，而产品数据手册通常会注明该条件下的ICC。因此，系统设计人员在VIH值小于VCC时看到
ICC电流增大可能颇为惊讶。下面的图2显示了一个重新设计的输入结构的优点。图2所示的VIN-ICC 曲线图比较了一个标准
CMOS输入器件和一个低ICCT输入器件。静态功率由基本DC功率公式决定：P＝ICC×VCC。在本例中，输入VIH为2.5V，标
准CMOS门电路输入的功耗等于3.0mW (3.6V ×0.83mA) ，而低ICCT门电路的功耗只有0.003mW (3.6V×0.99uA)；也就是
说，利用低ICCT器件，静态功耗降低了100%。
ICC电流的增大十分重要，因为它会大幅度增加器件的静态功耗。飞兆半导体的专有低ICCT输入结构可在ICCT电流出现
期间限制其范围，如图2所示。
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