當前的移動設計努力在高耗能(power-rich)的功能性和更長電池壽命的需求之間取得平衡,。本文將探討在混合電壓供電的移動設計中,，混合電壓電平如何提高ICC電源電流及邏輯門如何降低功耗,。

 

低ICCT技術有利于節(jié)能

 

目前，大多數(shù)便攜設備都備有多個電源軌,，但在輸入高電平(VIH)低于電源電壓(VCC)時,，仍可能產(chǎn)生不定功耗。當輸入電壓為電源軌電平(VIL = Gnd 或 VIH = VCC)時,，CMOS一般具有極低的靜態(tài)ICC和泄漏電流,，故是移動應用中邏輯器件的首選技術。不過,，若VIH < VCC,，會發(fā)生這種情況：輸入級的PMOS和NMOS晶體管可能均在不同級“導通”，此時傳導電流,，在這個狀態(tài)期間,，靜態(tài)電流ICC增加，存在一條從VCC到Gnd的路徑,。這個增加的電流被稱為ICCT電流,，亦是輸入電壓逼近閾值時的電源電流。圖1描述了這種情況,。

 

圖1 邏輯門和輸入電壓條件

 

注釋：*輸入電壓等于電源電壓Vcc時為使用CMOS門電路的理想狀態(tài),；這時ICC電流極低。

*在混合電壓情況下,，若Vin < VCC,，ICCT電流出現(xiàn)，功耗也隨之產(chǎn)生,。

 

一般在CMOS門電路的設計中,，輸入電壓閾值或輸入切換點為VCC/2；不過,，飛兆半導體的低ICCT門電路采用專有的輸入電壓設計,，可降低輸入閾值電壓，增大輸入電壓范圍,，同時不影響有效邏輯低電平VIL,。如前所述，當輸入電壓為0V或VCC時,，CMOS門電路的耗電量極低,，而產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊通常會注明該條件下的ICC。因此，系統(tǒng)設計人員在VIH值小于VCC時看到ICC電流增大可能頗為驚訝,。圖2顯示了一個重新設計的輸入結構的優(yōu)點,。

 

VIN - ICC圖比較了一個標準CMOS輸入器件(紅色線條)和一個低ICCT輸入器件(藍色線條)。靜態(tài)功率由基本DC功率公式?jīng)Q定：P = ICC * VCC,。在本例中,，輸入VIH為2.5V，標準CMOS門電路輸入的功耗等于3.0mW (3.6V x 0.83mA) ,，而低ICCT門電路的功耗只有0.003mW (3.6V x 0.99uA),；也就是說，利用Low ICCT器件,，靜態(tài)功耗降低了100%,。

 

圖2 ICC -VIN輸入曲線 (Vcc = 3.6V, VIN = 2.5V)

 

ICC電流的增大十分重要，因為它會大幅度增加器件的靜態(tài)功耗,。飛兆半導體的專有低ICCT輸入結構可在ICCT電流出現(xiàn)期間限制其范圍,，如圖2所示。

 

表1 不同VIH條件下的節(jié)能潛力

 

表1比較了不同VCC/VIN條件下的ICCT電源電流級,。從表中可看出,，飛兆半導體的低ICCT門電路具有很大的節(jié)能潛力。在混合電壓系統(tǒng)中,，利用低ICCT門電路,，與邏輯門電路相關的功耗可降至微不足道。

 

請參考表2列出的低ICCT門電路供貨情況,。根據(jù)需要可以提供額外的功能,。當現(xiàn)有應用因前面討論的輸入條件而出現(xiàn)功耗過大時，用戶可利用標準引腳輸出,，直接簡便地進行替換,。

 

表2 飛兆半導體的NC7SVL 低ICCT門電路

 

總結

 

延長電池壽命的要訣是降低各級的功率。隨著便攜設備整合更多的功能,，功耗問題越來越令人擔憂,。飛兆半導體的NC7SVL低ICCT TinyLogic產(chǎn)品為解決這些難題提供了一個具成本效益的解決方案。此外,，飛兆半導體先進的小尺寸MicroPak封裝技術,，以及新推出的更小的1.0x1.0mm MicroPak 2封裝技術，可顯著降低線路板空間要求,。

 

對于功率預算十分緊張的便攜應用產(chǎn)品來說,，耗電量的增加是不能接受的。NC7SVL低 ICCT門電路能夠幫助系統(tǒng)設計人員在將功率保持在預算之內(nèi),，并延長電池壽命,。