為了采用單電池工作，你可以在空間大小相同的情況下，用一顆較大的電池取代兩顆較小的電池，同時新增產品的電池壽命。另一個作法則是不采用串聯(lián)，而以并聯(lián)方式連接現(xiàn)有的兩顆電池，如此也能有效延長產品的電池壽命。但并聯(lián)的電池連結方式需搭配特定機制以防止這兩顆電池逆向連結，除此之外這不失為是一種將電池壽命最大化的好方法。

另一個可能性則是拿掉一個電池，如此能讓產品更小且更便宜。也許你會認為拿掉一個電池會讓產品電池壽命減半，但了解了下面的說明，您就會明白未必如此。

單電池工作以單電池工作來說，除了要供應0.9V的電壓給微控制器之外，有些元器件必須要供應1.8V以上的電壓才能正常工作，為了解決此問題，必須另外新增DC-DC升壓轉換器。然而，就電池供電的嵌入式系統(tǒng)而言，該獨立的方法有若干限制。為求將電力消耗降至最低，在不要的時候，DC-DC轉換器最好能停止工作。然而，若關掉DC-DC轉換器，則微控制器就失去了供應電源，并且無法保持實時時鐘，或是在沒有額外輸入電壓的情況下便無法重新啟動系統(tǒng)。更糟的是，當DC-DC失去用途時，微控制器將失去整個RAM的內容。然而，假如不停止DC-DC的工作，則即使微控制器是在睡眠模式，系統(tǒng)的待機電流仍會偏高，通常會超過20uA。

除此之外，還必須考慮DC-DC轉換器和微控制器的工作效率。大部分的獨立式DC-DC方法都被設計為傳送至少150mW(在大部分情況下會更多)給負載時的效率為最高，而在較小的負載時效率就會差許多。相對而言，一個典型的微控制器從供電端所汲取的電流會小于30mW，而這會造成DC-DC效率僅為50~70%。

所以，是否有其它更加有效的解決方法？也許你可以試試將一個最佳化、低電源的DC-DC轉換器和微控制器集成到同一個芯片上。這能立即減少系統(tǒng)成本和電路板空間。假如你還能利用低至0.9V的低輸入電壓維持RAM內容并操作實時時鐘，則該微控制器還能控制它自有的供電系統(tǒng)。若你還針對標準型MCU的外圍和功能進行標準化，如待機模式、睡眠喚醒及快速代碼執(zhí)行等，以達到最低的漏電損失和功耗，則該裝置便能支持單電池工作，同時還能擁有與雙電池工作相當?shù)碾姵貕勖?/p>

集成式解決方法的優(yōu)點SiliconLabs新近推出的C8051F9xx微控制器系列所采用了集成式解決方法。該方法將高度優(yōu)化的增壓DC-DC轉換器集成至微控制器中，其能將0.9～1.5V之間的電池電壓增至1.8～3.3V之間的可編程輸出電壓。升壓后的電壓會被用于微控制器的I/O管腳及外圍。如圖1所示，通過使用一個優(yōu)化的65mWDC-DC轉換器，此轉換器依然可保持80%至90%的高效率。不僅如此，由于DC-DC轉換器能供應65mW的完整輸出，因此升壓后的輸出電壓也能被用來供應外部元器件所需的電壓。這樣，將能防止與接口連接相關的潛在問題。如連接至其它較高電壓IC或傳感器、驅動3V電壓LED，或供應足以驅動LCD或OLED顯示器的電壓。

為進一步改善系統(tǒng)效率，此新產品系列的微控制核心和數(shù)字外圍皆是以內部統(tǒng)一的1.7V電壓工作，在25MIpS的速度時僅消耗170uA/MHz。圖2為此全新微控制器系列的電源架構簡單示意圖。圖2：C8051F9xx電源架構功能效率當然，不是供應高效率的集成式電源供應系統(tǒng)就夠了，不同的工作模式和轉換次數(shù)，以及模擬、數(shù)字和通訊外圍都會影響系統(tǒng)的整體功耗。

低電源微控制器最需注意的技術規(guī)格就是待機和工作模式功耗的數(shù)據(jù)。如上所述，制造廠商通常會列出每兆赫茲多少毫安(mA/MHz)的數(shù)值來計算該設備所使用的各種時鐘速度。

有關這一點，當我們關注有效功耗時，便會直覺的認為就平均功耗而言，以高時鐘速率的MCU工作效率比低速率工作的MCU效率要高，這樣的看法通常都是正確的。當CMOS處理器的工作性能是在速度較快的情況下工作時，效率通常較高，于是我們便能將更多的精力放在低功耗待機或是關機模式上。

基于相同的原因，一個設計優(yōu)良、快速的模擬/數(shù)字轉換器(ADC)也能供應高效率的系統(tǒng)表現(xiàn)。然而，在特定系統(tǒng)中，要較長存取時間的高輸入阻抗可能會限制了ADC的速度。此外，為求電池供電系統(tǒng)中的ADC結果一致，一般會采用分立式的參考電壓，有時則會集成至微控制器中。然而，若這樣能在幾個百萬分之一秒得到高速ADC，則必須花費數(shù)毫秒等待參考電壓穩(wěn)定，而系統(tǒng)就會花費多余時間在等待參考電壓的穩(wěn)定從而消耗電池的壽命。

SiliconLabs新元器件所使用的ADC和電壓參考模塊供應市場上最短的喚醒和處理時間。其高速內部電壓參考可在1.7us內取得穩(wěn)定，也就是在微控制器被喚醒后就準備好了，這讓300ksps10位ADC能立刻開始轉換。

通常，在混合信號微控制器中，相對簡單的比較器以中斷驅動，這能喚醒設備，并能某種程度地獨立于處理器核心之外工作。然而，通過新增ADC模塊一些獨立工作的機會，則可以實現(xiàn)更佳的電源效率。

最新推出的SiliconLabsADC模塊可支持兩種模式，一種是持續(xù)采樣模式執(zhí)行持續(xù)16次的轉換，并在沒有微控制器介入的情況下自動累積結果；另一種為窗口比較器(window-comparator)模式只有在結果落在特別數(shù)值的窗口時才會中斷微控制器，并能供應同步至DC-DC轉換器工作周期中最安靜部分的功能。

堿性電池并非唯一的電池選擇針對這些微控制器中的DC-DC轉換器，多種單電池的化學性質適合用來供應介于1.5和0.9V的電壓。這些電池包括所有AA和AAA型的電池堿性(Alkaline)、鎳氫(NiMH)、鎳鎘(NiCd)和鋰(Lithium)電池為重要的種類，其它還有鋅-空氣(Zinc-Air)和氧化銀(SilverOxide)紐扣電池。

就其它電池類型而言，有些電池輸出是較高的，例如硬幣型鋰離子電池，其電壓介于3.0和2.0V之間。此外，也許還有其它的理由必須用到較高的供應電壓。通過將裝置的組態(tài)設定為雙電池模式，這樣的應用仍能利用超低功耗及高效率的優(yōu)點。請再次參考圖2，您會發(fā)現(xiàn)DC-DC轉換器可完全停止工作，讓微控制器能支持介于1.8和3.6V的輸入電壓。

評估系統(tǒng)電池壽命為了讓設計者能快速評估新設計的電池壽命，設計者一般要了解復雜的技術規(guī)格，SiliconLabs供應了一個簡單、可下載的pC軟件工具，即電池壽命評估器。

無論是任何系統(tǒng)或應用，只要輸入設計人員所選擇的電池類型，以及放電參數(shù)，就是圖3所顯示的一些基本功耗參數(shù)，則此軟件會針對單、雙串聯(lián)，以及雙并聯(lián)電池組態(tài)的整體電池壽命進行比較，評估自動放電和存儲壽命。此軟件會輸出一個圖表，顯示電壓和時間的關系以及電池壽命的評估數(shù)據(jù)，如圖4所示。

圖3：電池壽命評估放電工具

圖4：電池壽命評估模擬工具通過使用以及利用測到或估計的數(shù)值去修改已存儲的放電數(shù)據(jù)，設計人員能評估不同的系統(tǒng)特性和電池組態(tài)選擇所造成的長期影響，甚至能比較同類的微控制器解決方法。

總結通過在微控制器上集成高效率和最佳化的電源器件，現(xiàn)在已能打造一個以單顆電池工作，整體電壓低至0.9V的超低功耗且功能強大的系統(tǒng)單芯片。

SiliconLabs的全新C8051F9xx系列能以單電池方式工作，這在通用型微控制器市場相當獨特。在此同時，它還能支持全速25MHz處理、300kspsADC不受限的工作，甚至可重寫此裝置的閃存。值得注意的是，除了以上這些特性外，還包括高達64KB片上閃存、4KB的RAM，4x4平方毫米元器件封裝。