基于CSU8RP1001的太阳能衡器应用设计

　　CSU8RP1001是芯海科技最新推出的集成了24位高速、高精度ADC的8位 RISC架构太阳能衡器专用SoC(系统芯片)。芯片结构如图1所示，具有4k×16位的OTP(一些可编程)ROM程序存储器，同时也可做用户数据保存使用。此款芯片除具有4×14 LCD驱动、内置温度传感器、看门狗、定时器等常用配置外，还集成了一个针对微弱电流供电场合(如：太阳能电池、射频感应供电等)的智能电源管理模块，此模块是当储能电容上的电压达不到正常工作电压时，具有完全关闭芯片内部电路功能，防止内部电路在低电压下存在不稳定状态，引起漏电现象，确保从太阳能电池获取到的微弱电量都存储到电容上，当储能电容电压达到正常工作电压时，则会自动将储能电容上的电量送到每个电路模块。另外整个太阳能衡器系统的外围元器件只需廉价的12个普通电容。

　　低功耗高精度实现原理

　　传统衡器系统中，传感器和芯片测量模块占据了90%以上的功耗，因此，采用高速脉冲供电，减少测量时间是降低衡器系统功耗的关键。芯海的CSU8RP1001芯片实现了高速高精度测量上的突破，当ADC 输出速率为7.8kHz，PGA(可编程增益放大器)=68，Vref=2.3V时，有效位仍然达到15.5位。此核心ADC单元高速高精度的特性，使得采用高速脉冲测量成为可能，大大降低了系统的平均功耗。

　　传统衡器的MCU内核和LCD驱动模块消耗的电流虽然很小，但对于太阳能衡器微安级的供电电源来说，也是非常之大。CSU8RP1001在LCD驱动模块上采用创新的电荷交换方法获取LCD偏置电压，使此模块消耗的电流低于1µA，却能驱动较大尺寸的液晶显示器。MCU内核一般工作的频率越低则消耗的电流越少，但芯海科技则不然，通过高速的方式来降低每MHz的电流消耗。

　　基于CSU8RP1001设计的太阳能衡器，整机工作电流计算工式如下：

　　T_DRDY：AD输出的间隔时间;

　　N：完成一次测量所需的AD笔数;

　　IA：模拟部分电流;

　　IS：传感器消耗的电流;

　　TD：数字部分的工作时间;

　　ID：数字部分的工作电流;

　　TS：间隔多少时间测量一次;

　　ILCD：LCD模块电流;

　　IWDT：看门狗模块电流;

　　IStart：智能电源管理模块电流。

　　在各种测量模式下的消耗电流对照情况如表1(以1kΩ阻抗和灵敏度为1mV/V的传感器为例)。