什么是低功耗设计？低功耗设计有必要吗？
Date：May 10, 2024 Views：300
低功耗设计是旨在降低产品或集成电路的整体动态和静态功耗的技术。低功耗设计的目标是尽可能减少所有器件的功率损耗，从而降低总体功耗。
低功耗设计的必要性
低功耗设计能够让极大多数功能融入便携式、手持式和电池供电设备中，对于这类产品，通过最大限度地降低功耗来延长电池寿命是很有必要。低功耗对于用户的应用极为重要，因为最终用户希望获得更长的电池寿命。
低功耗设计技术
有许多低功耗设计技术可用，其中一些使用起来非常简单，而另一些则相对复杂。
多电压技术：多电压技术是通过性能特征来划分产品功能的技术。在产品电路板上，我们会将其划分为高性能区域和低性能区域，为了实现高性能区域的功能，通常需要更高的电压；而为了降低低性能区域的功耗，可以使用较低的电压。对于多电压设计，在单独的电压区域中进行设计会变更复杂，电压域之间的电压交叉需要“电平转换器”单元。
动态电压技术：逻辑电平的电压可以根据需要放大或缩小来控制功耗。
动态频率技术：系统时钟的时钟频率可以根据需要升高或降低。
时钟门控：用于切断某些逻辑块的系统时钟，并关闭非必要的逻辑电路切换。
低功耗算法：在该技术中，通过降低程序运算次数和时长，从而减少了硬件运行资源的数量。
技术难点
能效优化：如何在保障设备性能和功能的同时，最大限度地减少电力消耗是低功耗技术的核心挑战之一。
信号处理流程优化：优化数据传输和信号处理流程，以减少通讯过程中的能耗，这需要分解数据结构，以更简单、快捷的方式处理流程。
能源管理：将设备各个供电系统分开，开发能够智能判断并调整每个设备组成部分功耗水平的能源管理系统。
材料和设计：探索新的材料和设计方案，使设备本身更加节能。
为什么需要低功耗技术？
物联网嵌入式系统在运行过程中常常需要较高的低功耗的性能，以确保较长的电池寿命、降低公共电源消耗并防止产生过多热量。终端产品的电池寿命越长，维护成本就会越低，更换电池的成本降低以及人工成本降低。此外，手机、智能手表等电池供电便携式设备需要采用超低功耗设计的微电子电路。低功耗技术的应用能够减少电池更换和电能消耗，有利于：环保；提升用户体验，用户无需频繁为设备充电或更换电池，提高了设备的易用性和可靠性；推动物联网行业发展，为物联网设备的大规模部署和长期运行提供了技术支撑，促进了智能技术在各行各业的应用。
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