如今便攜式電子設(shè)備、無線智能產(chǎn)品越來越多，低功耗已經(jīng)成為電路設(shè)計(jì)的核心要求之一。很多朋友反饋，設(shè)備功能沒問題，但電池續(xù)航太短，拆解排查后發(fā)現(xiàn)，邏輯IC整體功耗過高是主要原因。其實(shí)邏輯IC的功耗優(yōu)化并不復(fù)雜，從芯片選型、電路設(shè)計(jì)到使用習(xí)慣，多個(gè)維度都可以調(diào)整，今天結(jié)合實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，分享一套完整的降功耗技巧。

　　首先重要的一步，就是源頭選型，不同系列邏輯IC的功耗差距天差地別。老牌74LS系列TTL芯片，靜態(tài)功耗偏高，每個(gè)邏輯門都會(huì)持續(xù)消耗毫安級(jí)電流，只適合固定市電供電、不在乎功耗的設(shè)備，電池供電產(chǎn)品一定要盡量避開。

　　如果是5V供電的常規(guī)電路，優(yōu)先選擇74HC系列高速CMOS邏輯IC，它繼承了CMOS工藝低功耗的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)兼顧運(yùn)行速度，靜態(tài)功耗比74LS低上千倍。要是設(shè)備電壓范圍寬、主打超長(zhǎng)續(xù)航，比如遙控器、小型玩具、野外監(jiān)測(cè)設(shè)備，直接選用4000系列CMOS芯片，它在靜態(tài)狀態(tài)下功耗幾乎可以忽略，是低功耗場(chǎng)景的經(jīng)典選擇。

　　除了主流系列，現(xiàn)在還有多款超低功耗衍生型號(hào)，針對(duì)穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)傳感器這類低功耗產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工作電壓可以低至1.2V，休眠功耗微乎其微，高端便攜產(chǎn)品可以針對(duì)性挑選這類專用型號(hào)。

　　其次是閑置引腳的規(guī)范處理，這是很多人容易忽略，卻對(duì)功耗影響很大的細(xì)節(jié)。之前提到過，CMOS邏輯IC的輸入引腳不能懸空，除了工作不穩(wěn)定之外，懸空引腳還會(huì)產(chǎn)生額外的漏電流，無形中增加整機(jī)功耗。

　　正確做法是把所有不用的輸入引腳，統(tǒng)一接電源正極或者接地。不要為了省事懸空，也不要讓引腳處于反復(fù)跳變的狀態(tài)。對(duì)于帶使能端、片選端的邏輯IC，設(shè)備待機(jī)時(shí)，將使能端拉至無效電平，讓芯片進(jìn)入休眠模式，這是降低動(dòng)態(tài)功耗的有效手段，在時(shí)序邏輯IC、多通道邏輯芯片上效果尤為明顯。

　　第三點(diǎn)，優(yōu)化供電與工作模式。很多電路設(shè)計(jì)時(shí)，給所有邏輯IC統(tǒng)一供電，哪怕部分模塊在待機(jī)狀態(tài)也持續(xù)通電。優(yōu)化方案是采用分區(qū)供電，將電路按照功能模塊劃分，閑置的邏輯模塊通過開關(guān)電路切斷供電，徹底杜絕待機(jī)功耗。

　　對(duì)于高頻工作的邏輯IC，動(dòng)態(tài)功耗會(huì)隨著信號(hào)頻率升高而增大，信號(hào)翻轉(zhuǎn)越頻繁，功耗越高。在功能允許的前提下，適當(dāng)降低芯片的工作頻率，或者縮短芯片高負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)長(zhǎng)，也能有效控功耗。比如計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)類時(shí)序IC，不需要實(shí)時(shí)高頻運(yùn)行時(shí)，可設(shè)置間歇工作模式。

　　第四點(diǎn)，合理控制負(fù)載與外接電路。邏輯IC的輸出負(fù)載越大，瞬時(shí)功耗就越高。盡量不要用邏輯IC直接驅(qū)動(dòng)大功率器件，比如繼電器、大功率LED、電機(jī)。這類負(fù)載需要增加三極管、MOS管、驅(qū)動(dòng)芯片做隔離，讓邏輯IC只負(fù)責(zé)信號(hào)控制，不承擔(dān)大電流輸出，既能降功耗，也能保護(hù)芯片不被燒毀。

　　另外，電路中的濾波電容、限流電阻參數(shù)也要匹配，參數(shù)不合理會(huì)造成電流損耗。電容容量過大，充放電會(huì)增加額外功耗；電阻阻值過小，回路電流偏大，這些細(xì)節(jié)都需要逐一調(diào)試優(yōu)化。

　　低功耗優(yōu)化是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，先選對(duì)低功耗芯片，再規(guī)范引腳、優(yōu)化供電和負(fù)載，多個(gè)細(xì)節(jié)疊加起來，整機(jī)續(xù)航就能得到大幅提升。對(duì)于電池供電類產(chǎn)品來說，這些技巧簡(jiǎn)單實(shí)用，每一點(diǎn)優(yōu)化都能帶來實(shí)實(shí)在在的效果。