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工控澳门太阳集团2007com网站厂家分享:ADI技术文章:处理器漏电原因及解决办法
来源:迈肯思科技 发布时间:2021-06-19
       

编辑:AbhinayPaTIl

问:为什么我的处理器功耗大于数据手册给出的值?

答:在我的上一篇文章中,我谈到了一个功耗过小的器件——是的,的确有这种情况——带来麻烦的事情。但这种情况很罕见。我处理的更常见情况是客户抱怨器件功耗大于数据手册所宣称的值。

记得有一次,客户拿着处理器板走进我的办公室,说它的功耗太大,耗尽了电池电量。由于大家曾骄傲地宣称该处理器属于超低功耗器件,因此举证责任在大家这边。我准备按照惯例,一个一个地切断电路板上不同器件的电源,直至找到真正肇事者,这时我想起不久之前的一个类似案例,那个案例的“元凶”是一个独自挂在供电轨和地之间的LED,没有限流电阻与之为伍。LED最终失效是因为过流,还是纯粹因为它觉得无聊了,我不能完全肯定,不过这是题外话,大家暂且不谈。从经验出发,我做的第一件事是检查电路板上有无闪闪发光的LED。但遗憾的是,这次没有类似的、昭示问题的希翼曙光。另外,我发现处理器是板上的唯一器件,没有其他器件可以让我归咎责任。客户接下来抛出的一条信息让我的心情更加低落:通过实验室测试,他发现功耗和电池寿命处于预期水平,但把系统部署到现场之后,电池电量快速耗尽。此类问题是最难解决的问题,因为这些问题非常难以再现“第一案发现场”。这就给数字世界的问题增加了模拟性的无法预测性和挑战,而数字世界通常只是可预测的、简单的1和0的世界。


我能探究的只有这两个方面。结果是,问题同内核方面没有任何关系,因此必然与I/O有关。这时,客户表示他使用该处理器纯粹是为了计算,I/O活动极少。事实上,器件上的大部分可用I/O接口都没有得到使用。

“等等!有些I/O您没有使用。您的意思是这些I/O引脚未使用。您是如何连接它们的?”

“理所当然,我没有把它们连接到任何地方!”

“原来如此!”

这是一个令人狂喜的时刻,我终于找到了问题所在。虽然没有沿路尖叫,但我着实花了一会工夫才按捺住兴奋之情,然后坐下来向他说明。

典型CMOS数字输入类似下图:

图1.典型CMOS输入电路(左)和CMOS电平逻辑(右)

当以推荐的高(1)或低(0)电平驱动该输入时,PMOS和NMOSFET一次导通一个,绝不会同时导通。输入驱动电压有一个不确定区,称为“阈值区域”,其中PMOS和NMOS可能同时部分导通,从而在供电轨和地之间产生一个泄漏路径。当输入浮空并遇到杂散噪声时,可能会发生这种情况。这既说明了客户电路板上功耗很高的事实,又说明了高功耗为什么是随机发生的。

图2.PMOS和NMOS均部分导通,在电源和地之间产生一个泄漏路径

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