低功耗系统、微控制器及芯片的制作方法

本技术涉及微控制器领域，特别是涉及一种低功耗系统、微控制器及芯片。

背景技术：

1、现代微控制器单元(mcu)由于多种原因通常需要在不同的应用场景下实现低功耗设计，具体原因包括：(1)电池寿命：许多应用场景需要mcu搭配电池使用，因此长久的电池寿命对于用户非常重要。通过实现低功耗设计，可以延长电池寿命，减少充电和更换电池的频率；(2)热管理：mcu设计中通常会产生大量的热量，这些热量需要得到有效的管理，否则会导致电路性能下降。通过实现低功耗设计，可以减少热量的产生，提高电路的稳定性和可靠性；(3)成本降低：通过实现低功耗设计，可以减少电路所需要的器件数量，降低总体成本。同时，低功耗设计还可以减少散热器和降温器的使用，从而进一步降低成本；(4)环保：低功耗设计能够减少能源消耗，降低对环境的影响，提高可持续性。在一些环保型应用场景下，如智能家居和工业自动化等领域，低功耗设计已成为设计必须考虑的要素之一。

2、因此，实现低功耗设计已经成为现代mcu设计中非常重要的一环。通过采用低功耗技术和优化设计，可以实现更加高效、可靠和经济的电路系统。

3、基于此，本实用新型提供了一种低功耗系统、微控制器及芯片，用于解决现有技术中低功耗设计mcu的花费贵、功耗大的问题。应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种低功耗系统、微控制器及芯片，用于解决现有技术中低功耗设计mcu的花费贵、功耗大的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种低功耗系统，包括：

3、第一开关模块、常开gpio模块、可关断gpio模块、电源转换器、第二开关模块、常开功能模块以及可关断功能模块；

4、所述第一开关模块的第一端连接外部电源，第二端连接所述可关断gpio模块，基于第一开关控制信号控制所述可关断gpio模块得电或断电；

5、所述常开gpio模块的输入端连接所述外部电源，从所述外部电源直接获取电能；

6、所述电源转换器的输入端连接所述外部电源，将所述外部电源输出的电压转为预设电压；

7、所述第二开关模块的第一端连接所述电源转换器，第二端连接所述可关断功能模块，基于第二开关控制信号控制所述可关断功能模块得电或断电；

8、所述常开功能模块的输入端连接所述电源转换器的输出端，从所述电源转换器直接获取电能，用于产生所述第一开关控制信号及所述第二开关控制信号。

9、可选地，所述电源转换器设置为dcdc或ldo。

10、可选地，所述第一开关模块和所述第二开关模块均设置为ldo。

11、可选地，所述第一开关模块111和所述第二开关模块122均设置为ldo。

12、可选地，所述可关断功能模块包括sram单元、k个mtcmos开关及k个功能单元；k为大于等于1的整数；各mtcmos开关的第一端连接所述第二开关模块的第二端，第二端连接对应的功能单元，基于所述常开功能模块输出的mtcmos控制信号控制对应的功能单元得电或断电；所述sram单元的输入端连接所述第二开关模块的输出端，基于所述第二开关控制信号控制所述sram单元得电或断电。

13、可选地，所述可关断功能模块还包括连接于所述sram单元以及所述第二开关模块之间的mtcmos开关，基于所述mtcmos控制信号控制所述sram单元得电或断电。

14、可选地，各功能单元分别为安全单元、cpu单元或外围设备单元。

15、可选地，所述常开功能模块包括电源管理单元；所述电源管理单元产生第一开关控制信号和第二开关控制信号，进而分别控制所述第一开关模块和所述第二开关模块导通或关闭。

16、可选地，所述常开功能模块还包括内部唤醒源、外部唤醒源以及上电复位信号产生电路；所述内部唤醒源以及所述外部唤醒源分别连接所述电源管理单元的输入端，控制所述电源管理单元工作；上电复位信号产生电路连接所述电源管理单元的输入端，用于对所述电源管理单元复位。

17、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种微控制器，包括：上述的低功耗系统。

18、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种芯片，包括：上述的低功耗系统。

19、为实现上述目的及其他相关目的，基于上述的低功耗系统实现，本实用新型提供一种低功耗控制方法，包括：

20、基于所述外部电源的输出电压为所述常开gpio模块供电；

21、基于所述电源转换器的输出电压为所述常开功能模块供电；

22、基于所述常开功能模块控制所述第一开关模块导通或关闭，进而控制所述可关断gpio模块得电或断电；

23、基于所述常开功能模块控制所述第二开关模块导通或关闭，进而控制所述可关断功能模块得电或断电。

24、可选地，当所述第一开关控制信号控制所述第一开关模块导通时，基于所述外部电源的输出信号为所述可关断gpio模块供电；当所述第一开关控制信号控制所述第一开关模块关闭时，所述可关断gpio模块断电；当所述第二开关控制信号控制所述第二开关模块导通时，基于所述电源转换器的输出信号为所述可关断功能模块供电；当所述第二开关控制信号控制所述第二开关模块关闭时，所述可关断功能模块断电。

25、本实用新型的低功耗系统、微控制器及芯片，具有以下有益效果：

26、1、本实用新型的低功耗系统、微控制器及芯片根据功耗器件的不同功能，区别了可关断的电路和必须常开的电路，进而选择性的断开可关断模块，使得本实用新型的功耗进一步降低，实现在25℃下系统的功耗维持在3ua～4ua。

27、2、本实用新型的低功耗系统、微控制器及芯片设置不同种类的开关，以根据用户不同的需求做到多种模式可切换的低功耗应用。

28、3、本实用新型的低功耗系统、微控制器及芯片结构简单，本实用新型的低功耗控制方法简便，能有效应用于微控制器领域。

技术特征：

1.一种低功耗系统，其特征在于，所述低功耗系统至少包括：第一开关模块、常开gpio模块、可关断gpio模块、电源转换器、第二开关模块、常开功能模块以及可关断功能模块；

2.根据权利要求1所述的低功耗系统，其特征在于：所述电源转换器设置为dcdc或ldo。

3.根据权利要求1所述的低功耗系统，其特征在于：所述第一开关模块和所述第二开关模块均设置为ldo。

4.根据权利要求1所述的低功耗系统，其特征在于：所述可关断功能模块包括sram单元、k个mtcmos开关及k个功能单元；k为大于等于1的整数；

5.根据权利要求4所述的低功耗系统，其特征在于：所述可关断功能模块还包括连接于所述sram单元以及所述第二开关模块之间的mtcmos开关，基于所述mtcmos控制信号控制所述sram单元得电或断电。

6.根据权利要求4或5所述的低功耗系统，其特征在于：各功能单元分别为安全单元、cpu单元或外围设备单元。

7.根据权利要求1所述的低功耗系统，其特征在于：所述常开功能模块包括电源管理单元；

8.根据权利要求7所述的低功耗系统，其特征在于：所述常开功能模块还包括内部唤醒源、外部唤醒源以及上电复位信号产生电路；

9.一种微控制器，其特征在于，所述微控制器至少包括：如权利要求1～8任一项所述的低功耗系统。

10.一种芯片，其特征在于，所述芯片至少包括：如权利要求1～8任一项所述的低功耗系统。

技术总结
本技术提供一种低功耗系统、微控制器以及芯片，包括：第一开关模块、常开GPIO模块、可关断GPIO模块、电源转换器、第二开关模块、常开功能模块及可关断功能模块；第一开关模块设于外部电源与可关断GPIO模块之间，基于第一开关控制信号控制可关断GPIO模块得电或断电；常开GPIO模块以及电源转换器连接外部电源；第二开关模块设于电源转换器与可关断功能模块之间，基于第二开关控制信号控制可关断功能模块得电或断电；常开功能模块连接电源转换器，并产生第一开关控制信号及第二开关控制信号。本技术根据功耗器件的不同功能，区别了可关断的电路和必须常开的电路，进而选择性的断开可关断电路，实现系统功耗在25℃下维持在3uA～4uA。

技术研发人员：屠庆东,高挺挺
受保护的技术使用者：芯思原微电子有限公司
技术研发日：20230524
技术公布日：2024/1/13