Oryx Board - Ultra Low Power Reference Design für mobile Applikationen

Arrow Electronics und Sharp stellten auf dem Design & Elektronik Entwicklerforum "Ultra Low Power" am 5. Oktober erstmals ein Referenz Design für extrem Strom sparende, mobile Anwendungen vor. Selbst bei vollem Betrieb hat das Oryx Board eine Leistungsaufnahme von nur 26 mW*.  

Hamburg / Dreieich, 06. Oktober 2011 –Gleich ob tragbare Test- und Messegeräte in der Medizin oder im Industriebereich, Sport- und Fitnesscomputer, mobile POS Eingabeterminals, Spielzeug oder Fernbedienungen – Nutzer erwarten eine möglichst lange Nutzungsdauer zwischen den unweigerlich kommenden Batterieaustausch- oder Ladezyklen. Bei aller Unterschiedlichkeit in der Anwendung, portable Geräte der Art besitzen ähnliche Grundfunktionen: ein Display als Anzeigemodul, Sensoren zur Aufnahme von Messdaten, CPU, RTC, Speicher und Eingabeinterface häufig als Toucheingabe. Um mobile Geräte möglichst Strom sparend konzipieren zu können hat Arrow Electronics mit dem Oryx Board ein Ultra Low Power Referenz Design entwickelt, was all die Funktionalitäten umfasst und dabei selbst bei vollem Betrieb nur ca. 8,57 mA* benötigt.

Das Oryx Board basiert auf Low Power Komponenten von Sharp, NXP, Analog Devices und Linear Technology. Hauptstromverbraucher ist nicht etwa, wie bei vielen anderen Designs, das Display. Dank der Memory LCD Technologie von Sharp braucht das 1,35 Zoll große Display vom Typ LS013B4DN04 nur 4 µA und leistet somit einen erheblichen Beitrag dazu, die Gesamtstromaufnahme des Oryx Boards auf dieses geringe Niveau zu reduzieren.

Hauptstromverbraucher ist der NXP Low Power Prozessor vom Typ LPC11U14 MCU, der bei einer Taktung seines M0-Kernels mit 50 MHz 8 mA benötigt. An nächster Stelle stehen die Temperatursensoren, ebenfalls von NXP (Typ I2C active) mit einer Aufnahme von max. 300 µA und die RTC mit 200 µA.

Doch schon im Normalbetrieb reduziert sich die Stromaufnahme des Systems auf ca. 2,37 mA* hauptsächlich durch die Absenkung der Prozessorfrequenz auf 12 MHz. Für die Batteriestandzeit und damit die Betriebsbereitschaft mobiler Geräte ist jedoch auch der Stand-by-Verbrauch entscheidend. Hier erweist sich das Oryx Board als wahrer Stromsparkünstler. Im Sleep Modus, in dem nur noch Grundfunktionen der CPU aktiv sind und bei ausgeschaltetem Display braucht das Gesamtsystem lediglich 366 µA*. Der Deep Power Down Mode reduziert die Stromaufnahme noch einmal beträchtlich auf einen Level von nur noch 2,27 µA*.

Um aus dem Tiefschlaf aufzuwachen enthält das Referenz Design einen Beschleunigungssensor, der der CPU das Signal gibt, den Betrieb aufzunehmen, sobald das Gerät bewegt wird. Ein Feature, das z.B. nützlich ist für die Entwicklung von Fernsteuerungen von TV oder Audiogeräten, die häufig lange Zeit ungenutzt auf dem Tisch liegen und erst, wenn sie in die Hand genommen werden, in den Betriebsmodus schalten müssen.

In diesem Zustand lässt sich das System theoretisch auch durch Solarzellen unter künstlichem Licht wieder aufladen.

Die geringe Stromaufnahme des Oryx Boards von maximal 8,57 mA zeigt, dass sich theoretisch auch tragbare Geräte wie Test- und Messegeräte in der Medizin oder im Industriebereich, Sport- und Fitnesscomputer, mobile POS Eingabeterminals, Spielzeug oder Fernbedienungen als energieautarke Systeme aufbauen lassen. Leistungsstarke Minisolarpanels, wie sie z.B. von Sharp angeboten werden, liefern bei Sonnenlicht Leistung von bis zu 390 mW und selbst bei Innenraumlicht noch gut 1 mW. Ausreichend, um im Deep Power Down Mode eine Lithiumionenzelle oder einem Supercapacitor zu laden, der die Anwendung im Betrieb speist und so einen kontinuierliche Bereitschaft zur Nutzung der Anwendung zu gewährleistet – ganz ohne Batteriewechsel oder externe Ladegeräte.

*) Theoretischer Wert basierend auf Spezifikationen der Hersteller

Schlüsselkomponenten des Oryx Boards

• NXP CPU: Model LPC11U14 MCU, Cortex-M0, 8 mA bei 50 MHz, 2 mA bei 12 MHz, 0,22 µA Deep Power Down Mode
• Sharp Memory LCD: Model LS013B4DN04, 1, 35 Zoll Diagonale, 4 µA bei up-date Rate von 1 Hz, 2 µA bei statischem Bild.
• Analog Devices: Beschleunigungssensor: Model ADXL345, Stomaufnahme 100 nA Stand-by
• NXP: Temperatursensor: Model I2C active, Stomaufnahme max. 300 µA, typ. 100 µA, 0,2 µA Stand-by
• Micron Technology: SPI-NOR Flash Memory, 4 Mbit, Stomaufnahme 20 µA Stand-by, 1,5 µA Deep Power Down
• NXP: PCF8885 Multichannel Touch, Stromaufnahme aktive 10 µA, 0,1 µA Sleep Mode
• Linear Technologies: Shunt Charger Typ LTC4071, Stromaufnahme 0,55 µA, Tiefentladungsschutz - Abschaltung bei < 0,1 nA

Verfügbarkeit:

Das Oryx Board ist ab November 2011 exklusiv bei Arrow Electronics erhältlich. Über Arrow Electronics können auch alle auf dem Referenzdesign integrierten Bauteile bezogen werden.

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Arrow Electronics:
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Email: oryx@arroweurope.com
Web: www.arroweurope.com/oryx

Über Arrow Electronics

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