41876

Расчет рассеиваемой мощности

Дата последнего изменения: 26.07.2021 13:41:20

Мощность, потребляемая КМОП-микросхемой при неизменном уровне сигнала на выходе, называется статической рассеиваемой мощностью или мощностью, рассеиваемой в режиме покоя. У большинства КМОП-микросхем статическая рассеиваемая мощность очень мала. Существенную мощность, называемую динамической рассеиваемой мощностью, КМОП-микросхема потребляет только во время переходных процессов. На рисунке 1 изображена схема, поясняющая расчет рассеиваемой мощности.

Рисунок 1 - Схема, иллюстрирующая расчет рассеиваемой мощности

Одной из причин рассеивания мощности при переходе из одного состояния в другое является частичное размыкание выходной цепи КМОП-схемы. P1 – это мощность, рассеиваемая внутри схемы, обусловленная переходными процессами на выходе.

P1=Iocc∙Ucc[1]

где

Iocc – динамический ток потребления микросхемы;

Ucc – напряжение питания микросхемы.

P2, P3 – мощности, рассеиваемые на сопротивлении внутренних выходных транзисторов в открытом состоянии при протекании выходных токов низкого/высокого уровня при низком/высоком логическом уровне на выходах.

P2=UOL∙IOL∙N0, [2]

где

UOL – выходное напряжение низкого уровня;

IOL – выходной ток низкого уровня;

N0 – количество задействованных выводов в состоянии логического «0».

P3=(Ucc-UOH)∙IOH∙N1, [3]

где

Ucc – напряжение питания микросхемы;

UOH – выходное напряжение высокого уровня;

IOH – выходной ток высокого уровня;

N1 – количество задействованных выводов в состоянии логической «1».

P6, P7 – рассеиваемые (потребляемые) мощности, обусловленные наличием емкостной нагрузки CL на выходе.

PL=P6+P7=CL∙(Ucc)2∙f, [4]

где

CL - емкость нагрузки на выводах;

f – частота переключений в выходном сигнале; ею определяется, сколько раз в секунду на выходе происходят переключения, при которых потребляется мощность.

Таким образом, суммарная рассеиваемая мощность микросхемы определяется по формуле:

                                                                                                P=P1+P2+P3+P6+P7. [5]


P4, P5 – мощности, рассеиваемые на нагрузке по постоянному току. 

Список литературы.

1. Джон Ф. Уэлкерли, "Проектирование цифровых устройств", том 1, Постмаркет, Москва, 2002 г. 

Сохранить статью в PDF

Теги

Была ли статья полезной?