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基于CSU8RP1001的太陽能衡器應用設計

—— CSU8RP1001-based solar weighing apparatus design
作者:廖文忠 深圳市芯海科技有限公司 時間:2011-04-27 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  是芯海科技最新推出的集成了24位高速、高精度ADC的8位 RISC架構(gòu)衡器專用SoC(系統(tǒng)芯片)。芯片結(jié)構(gòu)如圖1所示,具有4k×16位的OTP(一些可編程)ROM程序存儲器,同時也可做用戶數(shù)據(jù)保存使用。此款芯片除具有4×14 LCD驅(qū)動、內(nèi)置溫度傳感器、看門狗、定時器等常用配置外,還集成了一個針對微弱電流供電場合(如:電池、射頻感應供電等)的智能電源管理模塊,此模塊是當儲能電容上的電壓達不到正常工作電壓時,具有完全關(guān)閉芯片內(nèi)部電路功能,防止內(nèi)部電路在低電壓下存在不穩(wěn)定狀態(tài),引起漏電現(xiàn)象,確保從電池獲取到的微弱電量都存儲到電容上,當儲能電容電壓達到正常工作電壓時,則會自動將儲能電容上的電量送到每個電路模塊。另外整個太陽能衡器系統(tǒng)的外圍元器件只需廉價的12個普通電容。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/119043.htm

  高精度實現(xiàn)原理

  傳統(tǒng)衡器系統(tǒng)中,傳感器和芯片測量模塊占據(jù)了90%以上的功耗,因此,采用高速脈沖供電,減少測量時間是降低衡器系統(tǒng)功耗的關(guān)鍵。芯海的芯片實現(xiàn)了高速高精度測量上的突破,當ADC 輸出速率為7.8kHz,PGA(可編程增益放大器)=68,Vref=2.3V時,有效位仍然達到15.5位。此核心ADC單元高速高精度的特性,使得采用高速脈沖測量成為可能,大大降低了系統(tǒng)的平均功耗。

  傳統(tǒng)衡器的MCU內(nèi)核和LCD驅(qū)動模塊消耗的電流雖然很小,但對于太陽能衡器微安級的供電電源來說,也是非常之大。在LCD驅(qū)動模塊上采用創(chuàng)新的電荷交換方法獲取LCD偏置電壓,使此模塊消耗的電流低于1µA,卻能驅(qū)動較大尺寸的液晶顯示器。MCU內(nèi)核一般工作的頻率越低則消耗的電流越少,但芯??萍紕t不然,通過高速的方式來降低每MHz的電流消耗。

  基于CSU8RP1001設計的太陽能衡器,整機工作電流計算工式如下:

  TDRDY:AD輸出的間隔時間;

  N:完成一次測量所需的AD筆數(shù);

  IA:模擬部分電流;

  IS:傳感器消耗的電流;

  TD:數(shù)字部分的工作時間;

  ID:數(shù)字部分的工作電流;

  TS:間隔多少時間測量一次;

  ILCD:LCD模塊電流;

  IWDT:看門狗模塊電流;

  IStart:智能電源管理模塊電流。

  在各種測量模式下的消耗電流對照情況如表1(以1kΩ阻抗和靈敏度為1mV/V的傳感器為例)。


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