ブログ

バッテリー寿命を延ばすには、全体像を見てください

アクティブ デバイス ソリューションの消費電力がパッシブ デバイスより少ないというのは直観に反しているように思えるかもしれません。すべての設計エンジニアは、受動水晶共振器 (XTAL) が電力を消費しないことを知っていますが、電力に敏感なアプリケーションで XTAL の代わりに発振器を使用する理由は何でしょうか?答えは、システムの総電力を考慮すると明らかになります。

通常、バッテリ駆動の製品には 1 つ以上のタイミング コンポーネントが使用されます。 XTAL を使用する場合、バッテリーから直接電流を取り込みません。ただし、共振器を発振させるには、MCU または SoC 上にある発振回路によって共振器を駆動する必要があります。そして、このオンチップ発振回路は大量の電力を消費する可能性があります。

MEMS ベースの μPower 発振器は、水晶振動子に代わる低電力の発振器を提供します。高度に最適化された低電力周波数シンセサイザーとアナログ回路が TempFlat MEMS™ 共振器を駆動し、マイクロアンペアレベルのコア電流で工場でプログラム可能な周波数を実現します。電力に敏感なアプリケーションでは、MHz 共振器をこれらの μPower 発振器に置き換えることができ、MCU/SoC のオンチップ発振器回路をオフにすることができます。以下の図に示すように、 SiT8021 μPower 発振器はX _INピンに直接接続され、オンチップ XTAL OSC 回路をバイパスするだけで、システム レベルでの正味の電力節約が実現します。

水晶 XTAL を μPower 発振器に置き換えると、発振器と MCU を合わせた消費電流がアクティブ状態で 7% 削減されます。一方、スタンバイモードでは 18% の節約が実現できます。スタンバイ中、MEMS 発振回路と ST ピン検出ロジックを除くすべての内部回路がオフになるため、発振器の消費電流は 0.9 μA 以下です。

わずか 1.5 x 0.8 mm の SiTime の μPower 発振器は、システム消費電力が少ないことに加えて、消費する基板スペースも少なくて済みます。これは、電力に敏感な製品の多くはスペースにも敏感であるため、重要な要素です。 (関連ブログを参照:

パワー、サイズ、重量の限界を打ち破る)

発振器を使用するもう 1 つの利点は、XTAL ではできない、複数の負荷を駆動できることです。複数の負荷を駆動する場合、消費電力はほんのわずかにしか増加せず、複数のチップ (MCU + オーディオ DAC など) 上の OSC 回路をオフにすることによる省電力の利点がさらに大きくなります。このアプローチにより、システム電力が削減されるだけでなく、基板スペース、BOM、コストも削減されます。

MEMS ベースの μPower 発振器が水晶発振器を置き換えると、電力の節約はさらに劇的になります。たとえば、ポータブル オーディオ アプリケーションでは、2.5 mA の水晶発振器と比較して、3.072 MHz で動作する SiT8021 発振器の消費電流はわずか 60 μA です。この場合、消費電力は 98% 低くなります。これにより、バッテリー寿命が丸 1 日効果的に延長され、大幅な改善となります。

SiTime の革新的な MEMS およびアナログ技術は、総消費電力を大幅に削減するソリューションを提供します。低消費電力が重要な場合は、システムレベルの大幅な改善について全体像を見てください。