[技术]超低功耗倾角测量仪电路设计

TI公司的低功耗单片机MSP430G2553为控制核心，利用高精
度三轴加速度传感器MMA8452测量倾角，使用低功耗段码液晶显示结果。充电装置采用TI公司的TPS61040芯片和TPS61070芯片构成两级BOOST升压电路为电容充电。主系统供电采用TI公司的TPS54331芯片构成BUCK降压电路，在轻载条件下仍具有较高电源效率。为进一步实现系统的低功耗运行，每次测量后，测量仪进入低功耗待机模式，液晶屏可保持显示上次的测量结果。该仪器实现了角度测量误差在±0.7度以内，重力加速度测量误差在±2%以内的精度。在使用2200uF电容为仪器供电时，可工作3分钟；使用100uF电容供电时工作时间可达20秒
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超低功耗倾角测量仪电路设计
该超低功耗倾角测量仪以 TI 公司的低功耗单片机 MSP430G2553为控制核心，利用高精
度三轴加速度传感器 MMA8452 测量倾角，使用低功耗段码液晶显示结果。充电装置采用
TI 公司的 TPS61040芯片和 TPS61070 芯片构成两级 BOOST 升压电路为电容充电。主
系统供电采用 TI 公司的 TPS54331芯片构成 BUCK 降压电 路，在轻载条件下仍具有较高
电源效率。为进一步实现系统的低功耗运行，每次测量后，测量仪进入低功耗待机模式，液
晶屏可保持显示上次的测量结果。该仪器实 现了角度测量误差在±0.7度以内，重力加速度
测量误差在±2%以内的精度。在使用 2200uF 电容为仪器供电时，可工作 3分钟；使用100uF
电容供电 时工作时间可达20 秒。

1.引言

本超低功耗倾角测量仪的设计中，使用了 T I 公司的 M S P 4 3 0、T P S 6 1 0 7 0、
TPS61040和 TPS54331等器件和加速度传感器，实现了超低功耗高精度角度测量仪的制
作。首先，我们使用 MSP430单片机，此单片机不仅 具有处理能力强、运算速度快、片内
资源丰富等优点，而且具有超低功耗和间歇工作的优势。其在工作时工作电流只有 200uA
左右，当处于休眠状态时其工作电 流在1uA 左右，较好的满足了超低功耗和控制运算的需
求。在实际使用中，我们让它工作在 2.5V,省电模式下 RAM 数据保持在低功耗模式，消耗
电流仅 0.1μA.

其次， 设计中还使用了 T I 公司的芯片 TPS61070 和 TPS61040 组成两级 BOOST
升压电路，相对于反激式升压电路相比，该方案不但效率高，而且有利于降低电源损耗。