超低功耗MEMS加速度计如何实现造福人类生活的应用

判断一个器件是否真的是低功耗，一定还要看它的休眠电流是否足够低，休眠电流表示器件本身的设计是否能够满足漏电流足够小。而ADXL362的漏电流仅为10nA，到目前为止，还没有任何一个产品，包括ADI自己的产品也不能做到这么低的休眠电流。

输出数据速率最高可达400Hz，采用2V的电源，在运动激活唤醒模式下，其功耗仅为300nA,采用2.5V电源时，竞争器件可使100Hz时的功耗降到了10μA(8bit分辨率)到20μA之间，使400Hz时的功耗降到了35μA(8bit分辨率)至80μA之间，而ADI把这两种情况下的功耗分别降到了2μA和4μA(12bit分辨率)，如下图2所示。

图2. ADXL362与竞争器件的功耗指标比较图

竞争器件在不进行测量时，即使在待机模式下，其功耗一般也有500nA，这比ADXL362在唤醒模式下以6Hz的有效速率检测运动时的功耗要高60%。

更可实现系统级省电!

ADXL362器件不但拥有出色的功耗表现，同时还具备多种其他关键特性，可轻松实现系统级功效，ADXL362可以作为智能、连续运行运动开关的一部分，该器件有一个唤醒状态引脚，可以自动触发一个开关，该开关将打开系统功能，完全绕过处理器。

图3. 传统的MEMS加速度计解决方案

图3所示为传统的MEMS加速度计方案，当有运动时，系统将正常工作，没有运动时，加速度计将给处理器发出非运动信号，处理器将使整个系统(包括它自己)进入待机状态，待机电流仍然由系统消耗，在一个拥有多个元件的系统中，这点电流会变得很重要。

相反，ADXL362可以在处理器不干扰的情况下，自动驱动一个开关，控制是否向系统供电。图4所示为采用ADXL362的低功耗加速度计解决方案。

图4. 采用ADXL362的低功耗MEMS加速度计解决方案

当有运动时，系统将正常工作，当没有运动时，系统绝对不消耗电流。ADXL362集成了一种增强型活动检测功能，可以区分各种不同的运动，此功能可用来防止系统在不必要时打开，简单而言，当系统应该关闭时，系统就是关闭的。

ADXL362 MEMS加速度计还嵌入了一个内部FIFO存储器模块，使系统设计人员可记录数据并输出长数据流，从而降低处理器负载并节省额外系统功率。ADXL362有最深的FIFO深度。它的好处在于，当CPU休眠的时候，功耗很低，但器件唤醒它需要时间，而在唤醒的过程中，系统也想知道这时候的加速度计发生了什么，具体的物体运动状态发生了什么变化，但CPU唤醒需要时间，而这个时候如果数据丢了该怎么办?

ADXL362可以解决这样的问题，因为深FIFO可以存储大量的数据，可以给系统的CPU足够的唤醒时间。而且同时保证所有的数据采集都是实时的，不会有数据点的丢失。

实验室电路：超低功耗独立运动开关的实现方法

ADI公司的实验室电路由ADI工程师设计构建，每个电路的设计和构建都严格遵循标准工程规范，电路的功能和性能都在实验室环境中以室温条件进行了测试和验证。这些实验室电路解决了多种常见的模拟、RF/IF和混合信号设计挑战并配有完备的文档，易于学习、理解和集成。

ADI已开发出基于ADXL362和ADP195高端电源开关的超低功耗运动检测开关实验室电路 (CN0274)以及相应的评估板和软件，其电路描述、评估与测试结果以及PCB布局布线考量等详见：www.analog.com/zh/circuits-from-the-lab/CN0274/vc.html。

ADXL362的特性不再赘述。采用反向电流阻挡的逻辑控制型高端电源开关 ADP195采用1.1 V至3.6 V电源供电，可防止电流反向从输出端流向输入端。该负载开关可提供电源域隔离，有助于扩大电源域隔离范围。它内置一个低导通电阻P沟道MOSFET，支持1.1A以上的连续负载电流，功率损耗极小。这两种器件配套使用可提供业界领先的控制电源到负载的超低功耗独立运动开关解决方案。

图5：超低功耗独立运动开关的简化电气原理图