STM32 - ¿Cómo afecta la configuración analógica de los pines de la MCU al consumo de energía?

Question

Cuando estaba creando un nuevo proyecto utilizando el STM32CubeMX, vi una casilla de verificación que indica que la configuración de todos los pines libres como anlog disminuirá el consumo de energía. No pude entender cómo funciona. ¿Cómo puede configurar los pines libres como analógicos disminuir el consumo de energía de una MCU?

Answer 1

Según la manual de referencia :

Aparentemente, esto puede reducir el consumo de corriente típico de uA a nA. No está claro si hacen suposiciones sobre si los pines están atados alto, bajo o flotante para estas comparaciones.

Answer 2

• Las entradas flotantes en un Schmidtt pueden consumir muchos microAmperios, posiblemente incluso miliAmperios. De ahí que el Schmidtt esté desactivado.

Para un retardo de propagación mínimo cerca de los 2 umbrales, un Schmidtt necesita un amplificador muy rápido integrado en el circuito. Agradablemente, un simple inversor de dos_FET (Nchannel + Pchannel) proporciona la velocidad, pero consumirá MUCHA CORRIENTE cerca de los umbrales. Por lo tanto, las entradas LENTAS (rampas lentas) o las entradas flotantes, consumirán mucha corriente. A menos que elija desactivar la entrada.

Estimación de la corriente: Idrain = K/2 * W/L * Ve^2

Sea K = [0,5 * (100uA/volt^2)], W/L = 10, Ve = 1

Idrain = [ 0,5 * 100 uA/volt^2] * 10 * 1^2 = 500 microAmperios

• Y el pullup/pulldown de baja corriente puede consumir varios microAmps. Por eso están desactivados.

Answer 3

Si un pin se sujeta externamente al raíl positivo o negativo, utilizará la misma cantidad trivial de energía cuando se configure para modo analógico que para modo digital. Del mismo modo, el consumo de energía adicional sería insignificante si se activara el pull-up interno de una patilla que, o bien se mantiene alta externamente o desconectada, no consumiría corriente, o bien se activara el pull-down interno de una patilla que se mantiene baja externamente.

Sin embargo, la activación de un pull-up interno en una patilla que externamente se tira hacia abajo aumentará sustancialmente el consumo de corriente del chip, y la activación de un pull-down interno en una patilla que externamente se tira hacia arriba probablemente aumentará el consumo de corriente en cualquier dispositivo externo que esté tirando de la patilla hacia arriba.

En el caso de un pin que no tiene pull-ups o pull-downs internos, habilitar una entrada digital tendrá un efecto insignificante en el consumo de energía cuando la entrada esté cerca de un carril, pero puede aumentar el consumo de energía cuando la entrada esté cerca del punto de conmutación. En muchos casos, las entradas digitales se introducen en un inversor cuya salida se pone a nivel alto cuando la entrada está a nivel bajo, y a nivel bajo cuando la entrada está a nivel alto. A menudo, habrá un voltaje entre los niveles alto y bajo que es lo suficientemente alto como para activar parcialmente el transistor pull-down, pero también lo suficientemente bajo como para activar parcialmente el transistor pull-up. Tener ambos transistores parcialmente encendidos puede aumentar sustancialmente el consumo de corriente, aunque el diseño del circuito de entrada puede compensar el consumo de corriente en el peor de los casos por el tiempo de respuesta (si una entrada no necesita conmutar rápidamente, puede utilizar transistores pequeños que no pasen mucha corriente incluso cuando están encendidos), y la mayoría de los microcontroladores alcanzan un equilibrio que resultará en un aumento de corriente medible, pero no tan grande como para suponer un riesgo significativo de sobrecalentamiento.