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PCB設(shè)計(jì)降低電路功耗
沒有一定數(shù)量的電流和電壓，電路將無法正常運(yùn)行。但是，通過電路的電流或電壓過大會(huì)損壞電路以及所有連接的組件。因此，設(shè)計(jì)人員必須注意電路消耗的功率。
電路的使用壽命更長，并且如果流過的功率較小，則不容易損壞。但是，設(shè)計(jì)人員必須在功能與功率之間取得平衡，并在計(jì)算時(shí)考慮到整個(gè)電子項(xiàng)目。
那么，如何減少電路的功耗呢？設(shè)計(jì)人員經(jīng)常通過各種方法努力降低電路功耗，但是第一步是要了解什么是功耗以及為什么降低功耗如此重要。
不良的電路功耗
用最簡(jiǎn)單的術(shù)語來說，功耗是電壓乘以電流的乘積，以瓦特表示。電路需要一定的功耗才能正常工作，但并非所有功耗都是理想的。電路中應(yīng)將兩種不同類型的功耗降至最低：動(dòng)態(tài)和靜態(tài)。
減少動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功耗
動(dòng)態(tài)功耗發(fā)生在電路短路或涉及開關(guān)操作時(shí)。假定在電路上沒有任何活動(dòng)或在電流泄漏期間，在電流流動(dòng)期間會(huì)發(fā)生靜態(tài)功耗。
設(shè)計(jì)人員還必須意識(shí)到由電源紋波引起的功耗尖峰，這會(huì)以意想不到的方式使電路崩潰。較高的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)功耗會(huì)產(chǎn)生熱量，如果不加以檢查，可能會(huì)使組件不堪重負(fù)。盡管諸如散熱器之類的部件可以減輕較高溫度的影響，但高功耗所產(chǎn)生的熱量仍會(huì)給電路及其周圍的部件帶來不必要的壓力。
降低功耗的重要性
隨著電子設(shè)備的小型化和移動(dòng)設(shè)備的普及，最小化電路中的功耗對(duì)于現(xiàn)代世界變得越來越重要。降低功耗對(duì)于延長便攜式設(shè)備的電池壽命以及使機(jī)器之間的連接高效節(jié)能至關(guān)重要。最新一代的電源USB標(biāo)準(zhǔn)通過降低功耗來提高效率，而又不犧牲性能。低功耗標(biāo)準(zhǔn)適用于單個(gè)USB端口和具有多個(gè)單獨(dú)連接的USB集線器。
降低電路功耗很重要的兩個(gè)主要原因。首先是功能，因?yàn)殡娐分幸馔獾墓β试鲆婊驌p耗會(huì)降低效率或產(chǎn)生不必要的熱量。第二個(gè)是成本，因?yàn)橄妮^少功率的電子產(chǎn)品在運(yùn)行和維護(hù)方面更具成本效益。
設(shè)計(jì)人員如何降低電路功耗？
電子項(xiàng)目中的每個(gè)組件都會(huì)導(dǎo)致該項(xiàng)目的功耗。各個(gè)組件具有功耗公差，并且通過許多組件累積的功率影響可能對(duì)整個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)生進(jìn)一步的影響。
使用低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)
一組稱為低功耗設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則使用多種因素來平衡組件內(nèi)部和組件之間的功耗。這些因素可以包括電路活動(dòng)，電流頻率，過渡時(shí)間，電容負(fù)載，電壓，泄漏電流和峰值電流。最小化這些因素中的每一個(gè)通常是不現(xiàn)實(shí)的。設(shè)計(jì)人員必須意識(shí)到這些特性之間的權(quán)衡，才能優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，通過電路的高電壓通常會(huì)導(dǎo)致高功耗。但是，如果該電路的活動(dòng)級(jí)別較低，則其對(duì)項(xiàng)目總體功耗水平的貢獻(xiàn)也可能較低。PCB建模軟件通常可以預(yù)測(cè)電路內(nèi)部的功耗，因此設(shè)計(jì)人員可以放心地結(jié)合使用低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)。
通過低功耗設(shè)計(jì)降低功耗需要開發(fā)專門為實(shí)現(xiàn)低功耗而又不損失功能或效率的新技術(shù)。由于低功耗設(shè)計(jì)而開發(fā)的新技術(shù)比便攜式設(shè)備具有更多的應(yīng)用領(lǐng)域。用于計(jì)算機(jī)的新型RAM，具有降低的開關(guān)功率的邏輯門，高性能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和專用傳感器是降低功耗的一些突破。與較早的技術(shù)相比，其中一些降低功耗的替代方案可將功耗降低多達(dá)70％。這些技術(shù)的廣泛采用可以大大減少世界消耗的能源，即使電子設(shè)備的數(shù)量增加了。
改變閾值電壓
減少電路功耗的另一個(gè)重要策略是根據(jù)組件內(nèi)部的運(yùn)行模式來改變組件內(nèi)的閾值電壓。當(dāng)設(shè)備處于待機(jī)或關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，高閾值電壓可最大程度地降低泄漏電流，從而降低靜態(tài)功耗。設(shè)備工作時(shí)的低閾值電壓可提高性能并最大程度地減少毛刺，從而降低動(dòng)態(tài)功耗。設(shè)計(jì)人員可以通過電路控制閾值電壓，并可以使用穩(wěn)壓器在整個(gè)項(xiàng)目的其余部分保持穩(wěn)定的電壓。
串聯(lián)堆疊晶體管
降低電路功耗的另一種策略是串聯(lián)堆疊晶體管。在關(guān)閉狀態(tài)下連接在一起的兩個(gè)晶體管比單個(gè)晶體管泄漏的電流更少。一種類似的方法稱為LECTOR技術(shù)，它使用一個(gè)晶體管控制另一個(gè)晶體管的輸入門，通過增加電阻來減少泄漏。無論晶體管是打開還是關(guān)閉，這種方法都有效。兩種方法都降低了靜態(tài)功耗。