了解低功耗蓝牙SOC芯片应用需求

Posted 2021-09-27 英尚微电子

评估低功耗蓝牙SOC芯片芯片时考虑应用需求是很重要的。大多数供应商都试图以负责任的态度来展示他们器件的数值，但是对于一个可能要支持多种不同应用的器件而言，所提供的数值显然不可能适合所有应用案例。在这种情况下终端应用的知识就变得至关重要。

选择低功耗蓝牙SOC芯片时，工作电流和睡眠电流是关键指标。必须将这些电流数值置入与应用环境紧密匹配的模型中，以产生对平均功耗的合理评估。此类模型通常包括开/关占空比，我们知道低占空比更适合使用具有最低深度睡眠电流的SoC，而高占空比则更适合具有最低工作电流的SoC。

另一个重要参数可能是终端产品的环境温度。低功耗蓝牙SOC芯片在25℃时的漏电流与85℃或更高温度时的漏电流明显不同。高温下的漏电流是工业应用中的关键选择标准，例如子计量表，因为其需要在高温下确保电池寿命。

在25℃时的低功耗蓝牙SOC芯片的漏电流与85℃或更高温度时的漏电流有显著差异。电流在很大程度上取决于SoC时钟频率。内部直流-直流（DC-DC）转换器在3V供电时的芯片电流。

应用的另一个重要元素在于所使用的电池技术类型（在电池供电的终端产品中）。电池要为集成在最新低功耗蓝牙SOC芯片中的片上DC-DC转换器供电。使用DC-DC转换器将显著降低整个SoC的工作电流消耗。一些复杂的SoC可能会为射频和CPU集成独立的DC-DC转换器。这种做法提供了一种优化的解决方案，但趋势显然是只使用一个转换器，从而最小化SoC的成本。

使用dc-dc转换器将显著降低整个SoC的工作电流消耗。一些复杂的SoC可能会为射频和CPU集成独立的dc-dc转换器。这种做法提供了一种优化的解决方案，但趋势显然是只使用一个转换器，从而最小化SoC的成本。

最后了解如何使用片内或片外存储器也很重要。低功耗蓝牙终端节点的一个常见需求是执行软件的无线（OTA）更新。根据传输的固件映像的大小，使用外接闪存可能成本更低。但事实证明其增加的功耗和潜在的安全问题可能比使用片上闪存要高得多。对OTA更新进行详细分析将有助于确定最合适的内存物料清单。

近年来低功耗蓝牙SOC芯片大幅降低了总工作电流消耗，同时保持了更低的深度睡眠电流。原因是硅技术从较大的尺寸迁移到了更优化的工艺节点。

例如当禁用片上dc-dc转换器而从片上闪存运行Coremark时，Arm Cortex-M33CPU需要54µA/MHz的功耗。当激活同一个dc-dc转换器时，相同的操作仅需要37µA/MHz的功耗。

在深度睡眠模式下，保留的ram至关重要，因为它是大部分功耗预算的来源，而且当低功耗蓝牙SOC芯片必须返回到工作模式时，保留的RAM可以加快启动速度。从设计角度看，低漏电流SRAM的使用能让芯片设计人员将深度睡眠电流保持在1µA范围内。选择低功耗蓝牙SOC芯片的另一个关键考量因素是每个SRAM的大小可能有所不同。选择保留RAM大小的能力将有助于最小化深度睡眠模式的功耗。

最后时钟门控和电源门控技术的结合使低功耗蓝牙SOC芯片可以根据其工作模式完全关闭设备的某些功能。这些功能的激活是自动的，应用开发人员基本上不需要去了解详细的信息。