Werden Mikrocontroller bei niedrigerer Spannung mehr Strom verbrauchen?

Ein Projekt, das ich gerade gelesen habe, gab seine Verbrauchsdaten in µW an. Hauptbestandteil war ein Mikrocontroller, der in seinem Datenblatt angegeben hat, welche unterschiedlichen Stromaufnahmen er in verschiedenen Modi hat (nRF51422).

Da P = U * I, sollte ich Grund zu der Annahme haben, dass die Stromzahlen der Datenblätter tatsächlich größer sind, wenn die Spannung unter ihre Nennspannung fällt? Das Mikro kann denke ich von 1.8V-3.3VI laufen.

Die allgemeine Antwort für die meisten Mikrocontroller ist nein, aber mir ist aufgefallen, dass das Teil einen DC/DC-Wandler für einige der HF-Teile hat, die ein wenig ins Spiel kommen könnten, und das ist möglicherweise der Grund, warum sie so bewertet wurden.
Tatsächlich verhalten sich DC/DC aller Art bei konstanter Leistungslast.
Was aber, wenn DCDC nicht aktiviert ist?

Antworten (3)

Verbrauchsangaben in µW. Die Hauptkomponente war ein Mikrocontroller [...] nRF51422

Dieser NRF-µC verfügt über einen Step-Down-DCDC, der bei höheren Spannungen weniger Strom zieht - was zu einem nahezu konstanten Stromverbrauch für den Controller führt.

Beachten Sie, dass dieser DCDC in der Benutzer-Firmware abgeschaltet werden kann: Dann funktioniert er wie ein LDO, was bedeutet, dass die Stromaufnahme nicht von der Spannung (im Arbeitsbereich) abhängt.

Es gibt ein paar "Haupt"-Mechanismen, die dazu führen, dass Strom in der CMOS-Schaltung verbraucht wird: -

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Die Mechanismen sind Leitung, da sowohl P- als auch N-Vorrichtungen während Übergängen von Eingangswellenformen UND dem Laden/Entladen von Ausgangs-/Eingangskapazitäten eingeschaltet sind. Das Laden des Kondensators von Vdd bringt Energie in die Kappe, die im Wesentlichen in Wärme umgewandelt wird, wenn das N-Kanal-Gerät einschaltet.

Je höher die Versorgungsspannung ist, desto mehr Energie wird in den Übergängen der Eingangswellenform verschwendet, da der Leitungsstrom proportional zur Spannung und die Ladeenergie proportional zum Quadrat der Spannung ist.

Schnellere Uhren bedeuten, dass mehr Energie pro Sekunde (Strom) verschwendet wird.

Ein dritter Mechanismus ist der statische Leistungsverlust, und dieser ist normalerweise viel kleiner als die oben erwähnten dynamischen Verluste. Dies liegt an Gate-Leckströmen: -

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Mikrocontroller arbeiten nicht mit konstanter Leistung, daher sollten sie bei niedrigeren Spannungen weniger Strom aufnehmen. Betrachten Sie sie als eine Reihe von Lade- und Entladekondensatoren (Gates). Je niedriger die Ladespannung ist, desto weniger Energie wird gespeichert. Dies ist übrigens einer der Gründe, in schnelleren Schaltungen auf sehr niedrige Spannungen zu gehen: Das Pumpen höherer Spannungen mit schnellerem Takt würde viel mehr Strom verbrauchen.

Werden Mikrocontroller bei niedrigerer Spannung mehr Strom verbrauchen?
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