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新技術(shù)降低了節(jié)能型嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的成本

2015-09-02 17:50:25 未知

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“使用我們的技術(shù)，我們已經(jīng)能夠創(chuàng)造的原型系統(tǒng)與電源轉(zhuǎn)換器具有能源效率和低成本的結(jié)合， - 就我們已經(jīng)能夠告訴我們 - 是無法比擬的事情目前市場上，”亞歷克斯·迪恩，合著者對工作的文件和電氣和計(jì)算機(jī)工程在北卡羅來納州的副教授說。

要了解新的技術(shù)，你必須知道一點(diǎn)關(guān)于嵌入式系統(tǒng)。一方面，他們需要一個(gè)電源。并最大限度能量效率，該系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成使用的最佳電壓可以操作。有時(shí)，這意味著用于運(yùn)行電路所需要的最低電壓。在其他時(shí)間，這意味著提高了電壓略微這樣系統(tǒng)就可以完成的工作關(guān)口前移，然后進(jìn)入低功耗睡眠模式。

但是，電池通常把沒電的電壓電平，使系統(tǒng)運(yùn)行效率低下;通常，電池拿出更多的電壓比系統(tǒng)的需求。改變電壓到最佳水平，一個(gè)系統(tǒng)可以使用一個(gè)電源轉(zhuǎn)換器。

最有效的電源轉(zhuǎn)換器，稱為開關(guān)模式電源轉(zhuǎn)換器，有兩個(gè)部分。其中一個(gè)部分由“功率級”的硬件控制存儲和流通力量。另一部分則是“控制”，這允許轉(zhuǎn)換器響應(yīng)改變?yōu)楣β驶蚋牡那度胧较到y(tǒng)的需求在能量從功率源的流動(dòng)，或者甚至提供保護(hù)，防止極端溫度和設(shè)備故障。該控制器可以是一個(gè)專門設(shè)計(jì)的電路或它運(yùn)行特殊控制軟件的單獨(dú)的處理器。

具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)的功率變換器也很重要，因?yàn)樗试S嵌入的系統(tǒng)更高效節(jié)能;該系統(tǒng)可以進(jìn)入睡眠狀態(tài)，然后迅速操作，然后關(guān)閉回落 - 和功率變換器可以相應(yīng)地調(diào)整功率的流動(dòng)。

“我們的進(jìn)步是我們用過的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和電源轉(zhuǎn)換器軟件整合到嵌入式系統(tǒng)處理器。這些方法保證嵌入式系統(tǒng)的處理器上的其他軟件不會影響電源轉(zhuǎn)換器的正確操作，”院長解釋道。 “這省去了一個(gè)單獨(dú)的處理器或控制器電路上的電源轉(zhuǎn)換器本身，這又使整個(gè)系統(tǒng)更便宜。”

這也使得在嵌入式系統(tǒng)更小，更輕和更靈活。

“由于嵌入式系統(tǒng)的軟件和功率轉(zhuǎn)換器軟件在單個(gè)芯片上使用共享的處理器，它使開發(fā)更為協(xié)調(diào)地控制兩個(gè)系統(tǒng)的功能和相關(guān)的需求的那些功能可以在電源轉(zhuǎn)換器作出，”迪恩說。

研究人員得出了使用新技術(shù)的兩個(gè)函數(shù)原型轉(zhuǎn)換器和他們相比幾十個(gè)市場上的其它兼容的電源轉(zhuǎn)換器 - ，發(fā)現(xiàn)沒有其他的轉(zhuǎn)換器可以匹配成本低，效率高的原型“組合。

“我們的第二個(gè)最好的原型機(jī)有效率高達(dá)90％ - 能源的不到10％被浪費(fèi)了，”迪恩說。 “我們最好的原型有95％的效率，而且都有過大約50美分的零部件成本。所有其他轉(zhuǎn)換器或者成本更高，分別為低效率或兩者兼而有之。”