Niedrigstenergie-Elektronik Entwicklerforum Ultra Low Power

Systeme mit extrem niedriger Leistungsaufnahme sind gefragt, um Batterie-Laufzeiten von Monaten oder Jahren zu realisieren. Wie das geht, erfahren Entwickler auf dem Entwicklerforum Ultra Low Power im Oktober in München.

Moderne Elektronikgeräte differenzieren sich heute oft über die Batterielaufzeit – es ist einfach „uncool“, sein Mobilgerät täglich aufladen zu müssen. Kein Wunder, dass sich Entwickler mit immer extremeren Forderungen aus dem Marketing nach Batterie-Laufzeiten von Wochen, Monaten oder sogar Jahren konfrontiert sehen. Oder die Geräte sollen sogar ganz ohne Batterie auskommen und mit »Energy Harvesting« zu betreiben sein.

Systeme mit extrem niedriger Leistungsaufnahme sind also gefragt – doch um die realisieren zu können, benötigen Entwickler dringend detailliertes Fachwissen. Sie müssen wissen, wie weit sich der Energieverbrauch wirklich reduzieren lässt, welche Techniken eine noch weitere Absenkung der Betriebsspannung erlauben, welche Softwarestrategien unter dem Strich Energieersparnis versprechen und mit welchen Tricks sich auch die analogen Schaltungsteile auf niedrigsten Verbrauch trimmen lassen.

Antworten auf diese Fragen gibt das Fachmedium für Elektronik-Entwickler DESIGN&ELEKTRONIK auf der vierten Ausgabe des Entwicklerforums „Ultra Low Power - Niedrigstenergie-Elektronik entwickeln und versorgen“ am 9. Oktober 2013 in München. Vier Sessions beleuchten das Thema aus jeweils unterschiedlichen Richtungen und reflektieren damit auch die Vielfältigkeit der Anforderungen

Session 1: Mikrocontroller & Schaltungen

Mikrocontroller sind weiterhin das Herzstück vieler mikroelektronischer Schaltungen. Auch wenn die Skalierung der Siliziumtechnologien deren Leistungsaufnahme schon maßgeblich verringern konnte, gibt es noch viel Spielraum für weitere Optimierungen. Die Referenten zeigen, dass hierzu die Verwendung von FRAM- anstelle von Flash-Speichern ebenso gehört wie die optimierte Ansteuerung der CPU-Ressourcen. Und natürlich ist immer eine Systembetrachtung erforderlich, hier lassen sich auch FPGA vorteilhaft einsetzen, wie der letzte Vortrag der Session zeigt.

Session 2: ULP-Mikrocontroller auf ARM Basis

Mittlerweile sind Ultra-Low-Power-Entwickler aber nicht mehr nur auf kleine Mikrocontroller mit wenig Rechenpower angewiesen, sondern können auch leistungsfähigere Plattformen verwenden. In diesem Zusammenhang gewinnen ARM-basierte Plattformen an Bedeutung, die in dieser Session von den drei Halbleiterherstellern STMicroelectronics, Freescale und Silicon Labs vorgestellt und diskutiert werden.

Session 3: ULP-Systementwurf: Energieversorgung, -speicherung und Analyse

Aber nicht nur die Verbraucher sind von Interesse. Besondere Herausforderungen ergeben sich in den Bereichen der Energieversorgung, der Speicherung und Zwischenspeicherung und der Analyse. Hier erläutern die Referenten die in den letzten Jahren erzielten erheblichen Fortschritte bei isolierten Minimalnetzteilen bzw. Netzladeadeadaptern und zeigen, wie sich diese auch für geringe Leistungsaufnahmen kostengünstig umsetzen lassen, erklären, wie ein Energiespeicher, bevorzugt eine Batterie, kurzfristige Deckungslücken ausgleicht und stellen die technischen Herausforderungen von verlässlichen Stromaufnahme-Messungen in einer Debugging-Umgebung vor.

Session 4: ULP-Systeme für Wireless

“Less Wires” oder “No Wires”? Wenn die Energieaufnahme niedrig genug ist, wird es immer attraktiver, nicht nur die Energieversorgungsleitung sondern auch das Kommunikationskabel überflüssig zu machen. „Wireless“ erlaubt für ULP-Systeme dann wirklich „no wires“. Die Vorträge dieser Session demonstrieren, wie man mit Wake-Up- und Duty-Cycling-Strategien mittlere Stromaufnahmen im einstelligen µA-Bereich erreichen kann und wie sich eine Fernsteuerung durch die Einbeziehung von Beschleunigungssensoren versorgen lässt.