Procesadores anfitriones y sensores de corriente analógicos
Ahora que hemos dejado atrás la nomenclatura, repasemos los aspectos positivos de estos dispositivos y cómo podemos ahorrar energía con las versiones multicanal.
Comenzando con un procesador host que tiene ADC integrados, el host recibe energía constantemente para medir un sensor de corriente ubicado en otro lugar de la placa. Si el sistema solo consta de 5 V en voltajes de suministro más bajos, los amplificadores operacionales simples y las resistencias pueden ser todo lo que se necesita para medir la potencia de un sistema. Para reducir la energía del sistema asociada con la monitorización, podría implementarse un sondeo periódico.
Sin embargo, esto no aborda el problema de los raíles de alimentación críticos que necesitan una gestión más activa. Así, dicha gestión puede implementarse para medir y optimizar la eficiencia energética o para comprender la vida útil restante de la batería. En cualquier caso, si se dispusiera de un sensor de corriente independiente con límites para la capacidad de interrupción, el procesador host podría residir en un estado de menor consumo durante mucho más tiempo. Como tal, se puede ver una deficiencia del procesador host «siempre encendido» en aplicaciones donde se necesita monitorización crítica de raíles.
Otra deficiencia de muchos procesadores host es la necesidad de componentes de protección si se van a conectar a raíles de mayor voltaje por encima de 5 V, lo que nos brinda una ventaja asociada con los sensores de corriente de lado alto. Por ahora, considere el sensor de corriente de lado alto solo analógico. Estos sensores de corriente se ofrecen en voltajes de modo común de hasta más de 100 V, y dichos dispositivos pueden conectarse directamente a los raíles de mayor voltaje y evitar la necesidad de componentes de protección externos. Además, los dispositivos siguen proporcionando señales al controlador host que representan la corriente y la potencia del sistema.
De hecho, dado que el tema de discusión es la monitorización de energía de múltiples canales, se debe tener en cuenta que incluso los sensores de corriente analógicos vienen en opciones de múltiples canales. Aquí, el consumo de energía activa de los sensores de corriente analógicos normalmente está en línea con un solo dispositivo multiplicado por la cantidad de canales.
Es decir, que un sensor de corriente analógico de un solo canal, como el INA290, tiene una corriente de reposo máxima de 600 µA, mientras que la versión dual de la misma familia, el INA2290, tiene 1200 µA de corriente de reposo para las mismas condiciones de funcionamiento.
Circuitos integrados para monitores de energía
Esto nos lleva al tema del circuito integrado de monitorización de energía, que es un dispositivo de señal mixta. La siguiente sección mostrará las formas en que el monitor de energía mejora un sistema que alternativamente usaba el controlador de host «siempre encendido» y los sensores de corriente analógicos.
Primero, los monitores de energía calculan el consumo de esta en el propio chip, independientemente del controlador del host. Todavía usa los mismos métodos de un amplificador de detección de corriente analógico y luego va más allá al tener un ADC y un multiplicador integrado para dar como resultado una representación digital de la potencia. Este valor digital puede entonces estar disponible en un registro a través de una interfaz digital; por lo tanto, se proporciona un cálculo de potencia digital.
Como resultado, el procesador host del sistema:
- Ahorra gastos generales de software, tiempo de desarrollo y complejidad de código asociados con el monitoreo de uno o varios sensores de corriente analógicos.
- Ahorra tiempo en estado despierto, mientras el sensor acumula datos.
En segundo lugar, un beneficio adicional del monitor de energía reduce los requisitos de pines en el host a través de un bus de comunicación compartido. Muchos sensores de uso general utilizan interfaces compartidas para que estos buses se puedan compartir con monitores de energía adicionales, sensores de temperatura, memoria y más. No se puede decir lo mismo de los sensores de corriente analógicos múltiples, que requieren pines adicionales en el host. Además, esto significa más GPIO para uso general.
En tercer lugar, los monitores de energía ahorran energía al host al permitir que el sistema espere una alerta en lugar de buscar una lectura. Durante este período de espera, el host puede optar por permanecer en un estado de suspensión o espera más bajo para conservar más energía de la batería del sistema, mientras que el monitor de energía supervisa los raíles de voltaje críticos para las excursiones.
