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.

Увеличить фото

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=I_occ∙U_cc,  [1]

где

I_occ – динамический ток потребления микросхемы;

U_cc – 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=U_OL∙I_OL∙N₀, [2]

где

U_OL – выходное напряжение низкого уровня;

I_OL – выходной ток низкого уровня;

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

P3=(U_cc-U_OH)∙I_OH∙N₁, [3]

где

U_cc – напряжение питания микросхемы;

U_OH – выходное напряжение высокого уровня;

I_OH – выходной ток высокого уровня;

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

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

PL=P6+P7=C_L∙(U_cc)²∙f, [4]

где

C_L - 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.