現今，私人家中和辦公室使用的電氣產品的數目正在以極快的速度增加。這些產品中的大多數，例如音頻/視頻產品和辦公設備，都有著待機期間耗電量大的問題。這不僅浪費電力和資金，同時對環境也有不利的影響。正是由于這個原因，現在對于大部分產品，都有相對應的法規來嚴格地限制待機期間的能耗。

本文針對待機模式下電源器件提出了 ST 智慧電源管理的解決方案，它符合新規范的開機節電（on-power saving）。

除智能型電源管理之外，該架構是一般目的使用的，與產品無關。它可以輕易地適應和嵌入到消費性設備、辦公設備和家用電器中。

待機規范能耗簡介

待機模式是指產品被關閉，不執行任何常規功能但仍然與電源連接的狀態。

活動模式（active mode）則是指產品在開啟并處于執行常規功能時的狀態。

因為許多設備在多數時間都處于待機模式—如數字電視或打印機，因此這一期間的節能程度將決定整體節能的狀況。

目前能源之星（ Energy Star？）的規范規定待機模式下的能耗應少于或等于1至2 瓦特，根據設備類型有所不同，例如，對音頻/視頻產品而言，這個值固定為 1 瓦特。

STMicroelectronics的電源管理解決方案

ST 提出了一套智能型電源管理方案，該方案對于設計具有可持續原則（sustainable principle）的系統是十分有必要的。

這一方案的方法是在含有特定電源控制韌體的主系統中添加一個通用低功率微控制器。

圖 1 顯示了常規系統的結構圖，這些系統包括音頻/視頻產品、辦公設備和家用電器產品。不論是什么應用，都可以將它們分為兩部分：

· 主系統模塊（block）

· 電源管理模塊

主系統模塊執行系統主要目的的活動；其硬件拓撲結構對于不同產品是不同的，但是每個都含有一個包括 I2C 總線的主IC 控制器 ，以及至少一個喚醒源（wake-up source）。

主IC 控制器管理所有的系統功能，與待機控制器、喚醒源和其它設備相連接。

喚醒源是指能命令待機控制器退出待機模式和回到活動模式的事件。常用喚醒源是遠程控制接收器、鍵盤、VGA和HDMI輸入等。喚醒源也可以是定時器事件（timer event），用于記錄、啟動特定的操作，或用于定期更新。

在活動模式期間，喚醒源與主IC 控制器相連接來執行與命令相關的功能。

電源管理模塊是與主系統無關的通用模塊。這部分的核心部件是一顆8 位的低功率微控制器，它通常當作待機控制器使用。它接收來自主IC控制器和喚醒源的輸入，通過繼電器打開和關閉為多數主系統供電的全開通電源模塊（full on power supply block）。在待機模式期間，低功率微控制器和喚醒源由輔助電源供電。

根據該架構，系統以兩個不同的模式（參見圖2）工作：

- 活動模式，此時為主IC 控制器和其它設備供電。

- 待機模式，此時僅為低功率微控制器和喚醒源供電。

重設定之后的預設狀態（default state）是活動模式。

活動模式

一旦系統被插上電源，系統所有部件都通電，并且處于執行狀態。主IC 控制器將管理每個功能；它檢測來自喚醒源（如遠程控制器）和前面板的使用者輸入；它利用I2C總線與其它設備和低功率微控制器相連接，在這種情況下，主IC 控制器被配置為主系統，而其它設備，包括低功率微控制器，則被配置成從屬（slave）系統。

在活動模式狀態下的主IC 控制器和低功率微控制器的相互通信中，主IC 控制器更新低功率微控制器的緩存器，例如，對定時器新事件等編程，以及發送待機命令請求。

一旦待機控制器從主IC 控制器收到關機命令，便進入待機模式。

待機模式

在低功率微控制器從主IC 控制器收到待機命令時，它將系統轉入待機模式，關閉與全接通電源連接的繼電器。在待機模式下，僅有低功率微控制器和喚醒源通電。在此一期間，低功率微控制器進入停機模式，等待外部輸入或定時器事件。一旦上述事件發生，低功率微控制器退出停機模式（halt mode），對收到的信號進行譯碼，通過繼電器開啟整個系統。喚醒事件的種類和功能透過I2C總線傳達到主IC 控制器，以執行相關的操作；現在系統處于活動模式，所有功能都可以正常地執行 。

應用范例

下面舉一個如何為消費性應用實施待機管理控制的例子。由于它可以適應不同的主系統模塊，因此只介紹電源管理模塊，如圖3。

它是以ST7FOXA0為基礎 ， 而ST7FOXA0則是一款成本非常低的ST 8 位微控制器。

系統的喚醒源是遠程控制器的紅外線接收器和前面板按鍵（電源開啟 / 關閉命令）。

8 位微控制器和喚醒源的電源電壓是3.3 伏；它們是系統永久都在執行的部分。另一方面，主IC 控制器是由 8 位的微控制器根據待機命令開啟和關閉總電源。微控制器透過I2C通信與主IC 控制器（主系統中）連接， 8 位微控制器被配置為從屬系統，而主IC 控制器則被配置為主系統。

該主微控制器的特征是：

- 仿真的低速I2C從屬接口通信

- 遠程控制器接收器和譯碼器喚醒事件

- 前面板喚醒事件

- 具有可編程極性（programmable polarity）的主電源命令

I2C從屬接口是僅使用 2 個輸入/輸出引腳來模擬的。

在待機模式時，遠程控制器接收器喚醒系統。譯碼程序利用配置為外部中斷的輸入/輸出引腳和12位自動重新加載（Auto Reload）定時器周邊來實施。

在待機模式下，前面板喚醒系統。在此系統中，電源開啟 / 關閉按鈕與配置為外部中斷的引腳相連接。

總電源藉由作為輸出配置的輸入/輸出引腳來驅動。要開啟和關閉，可對輸出極性進行編程。在待機模式下，微控制器處于停機模式，以便進一步降低功耗；可利用外部中斷來退出待機模式。

應用流程如圖4所示：

結論

為了大幅地降低能耗，ST 提出了產品待機期間的智能型電源解決方案。ST 的架構是以低功率的微控制器為基礎，它藉由斷開大部分系統與總電源的連接來大幅地降低待機模式下的能耗。該方案既可節能又可降低對環境的影響。

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