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考虑低功耗设计可以从以下几方面综合考虑：

·处理器的选择

·接口驱动电路设计

·动态电源管理

·电源供给电路的选择

一、处理器的选择

我们对一个嵌入式系统的选型往往是从其CPU和操作系统（OS）开始的，一旦这两者选定，整个大的系统框架便选定了。我们在选择一个CPU的时候，一般更注意其性能的优劣（比如时钟频率等）及所提供的接口和功能的多少，往往忽视其功耗特性。但是因为CPU是嵌入式系统功率消耗的主要来源---对于手持设备来讲，它几乎占据了除显示屏以外的整个系统功耗的一半以上（视系统具体情况而定），所以选择合适的CPU对于最后的系统功耗大小有举足轻重的影响。

一般的情况下，我们是在CPU的性能（Performance）和功耗（Power Consumption）方面进行比较和选择。通常可以采用每执行1M次指令所消耗的能量来进行衡量，即Watt/MIPS。但是，这仅仅是一个参考指标，实际上各个CPU的体系结构相差很大，衡量性能的方式也不尽相同，所以，我们还应该进一步分析一些细节。

我们把CPU的功率消耗分为两大部分：内核消耗功率PCORE和外部接口控制器消耗功率PI/O，总的功率等于两者之和，即P=PCORE+PI/O。对于 PCORE，关键在于其供电电压和时钟频率的高低；对于PI/O来讲，除了留意各个专门I/O控制器的功耗外，还必须关注地址和数据总线宽度。下面对两者分别进行讨论：

1、CPU供电电压和时钟频率

我们知道，在数字集成电路设计中，CMOS电路的静态功耗很低，与其动态功耗相比基本可以忽略不计，故暂不考虑。其动态功耗计算公式为：

Pd=CTV2f

式中，Pd---CMOS芯片的动态功耗

CT----CMOS芯片的负载电容

V----CMOS芯片的工作电压

f-----CMOS芯片的工作频率

由上式可知，CMOS电路中的功率消耗是与电路的开关频率呈线性关系，与供电电压呈二次平方关系。对于一颗CPU来讲， Vcore电压越高，时钟频率越快，则功率消耗越大。所以，在能够满足功能正常的前提下，尽可能选择低电压工作的CPU能够在总体功耗方面得到较好的效果。对于已经选定的CPU来讲，降低供电电压和工作频率，也是一条节省功率的可行之路。

2、总线宽度

我们还经常陷入一个误区，即：CPU外部总线宽度越宽越好。如果我们仅仅从数据传输速度上来讲，也许这个观点是对的，但如果在一个对功耗相当敏感的设计来说，这个观点就不一定正确了。

同样引用公式Pd=CTV2f ，对于每一条线（地址等数据线）而言，都会面临这样的功率消耗，显而易见，当总线宽度越宽的时候，功耗自然越大。每条线路的容性负载都不太一样，但一般都在4～12PF之间。我们来看下面一个例子：一片1Mbit Flash通过8bit和16bit的总线与CPU相连，总线频率为4MHZ ，总线电压为3.3V。

采用16-bit总线和采用8-bit总线会有3.7mw的功耗差异。当然，如果需要大量频繁地存取数据的场合下，用8-bit总线不见得会经济，因为增加了读写周期。

另外，从上面的例子我们也可以看到：如果CPU采用内置Flash的方式，也可大大地降低系统功率消耗。

二、接口驱动电路的低功耗设计

接口电路的低功耗设计，往往是容易被大家所忽略的一个环节，在这个环节里，我们除了考虑选用静态电流较低的外围芯片外，还应该考虑以下几个因素：

上拉电阻/下拉电阻的选取

对悬空脚的处理

Buffer的必要性

通常我们习惯随意地确定一个上拉电阻值，而没有经过仔细地计算。现在我们来简单计算一下，如果在一个3.3V的系统里用4.7KΩ为上拉电阻，当输出为低的时候，每只脚上的电流消耗就为0.7mA，如果有10个这样的信号脚时，就会有7mA电流消耗在这上面。所以我们应该在考虑在能够正常驱动后级的情况下（即考虑IC的VIH或VIL）,尽可能选取更大的阻值。现在很多应用设计中的上拉电阻值甚至高达几百KΩ。另外，当一个信号在多数情况下时为低的时候，我们也可以考虑用下拉电阻以节省功率。

CMOS器件的悬空脚也应该引起我们的重视。因为CMOS悬空的输入端的输入阻抗极高，很可能感应一些电荷导致器件被高压击穿，而且还会导致输入端信号电平随机变化，导致 CPU在休眠时不断地被唤醒，从而无法进入休眠状态或其他莫名其妙的故障，所以正确的方法是将未使用到的输入端接到VCC或地。

Buffer 有很多功能，如电平转换，增加驱动能力，数据传输的方向控制等等，但如果仅仅基于驱动能力的考虑增加 Buffer的话，我们就应该慎重考虑了，因为过驱动会导致更多的能量被白白浪费掉。所以我们应该仔细检查芯片的最大输出电流IOH和IOL是否足以驱动下级IC，如果可以通过选取合适的前后级芯片来避免Buffer的使用，对于能量来讲是一个很大的节约。

三、动态电源管理（DPM）

所谓动态的电源管理就是在系统运行期间通过对系统的时钟或电压的动态控制来达到节省功率的目的，这种动态控制是与系统的运行状态密切相关的，这个工作往往通过软件来实现。

1、选取不同工作模式

如前所述，系统时钟对于功耗大小有非常明显的影响。所以我们除了着重于满足性能的需求外，还必须考虑如何动态地设置时钟来达到功率的最大程度节约。CPU内部的各种频率都是通过外部晶振频率经由内部锁相环（PLL）倍频式后产生的。于是，是否可以通过内部寄存器设置各种工作频率的高低成为控制功耗的一个关键因素。现在很多CPU都有多种工作模式，我们可以通过控制CPU进入不同的模式来达到省电的目的。

我们以SAMSUNG S3C2410X （32bit arm 920T内核）为例，它提供了四种工作模式：正常模式、空闲模式、休眠模式、关机模式

CPU在全速运行的时候比在空闲或者休眠的时候消耗的功率大得多。省电的原则就是让正常运行模式远比空闲、休眠模式少占用时间。在类似PDA的设备中，系统在全速运行的时候远比空闲的时候少，所以我们可以通过设置使CPU尽可能工作在空闲状态，然后通过相应的中断唤醒 CPU，恢复到正常工作模式，处理响应的事件，然后再进入空闲模式。

2、关闭不需要的外设控制器

一般来讲，CPU都提供各种各样的接口控制器，如I2C、I2S、LCD、Flash、Timer、UART、SPI、 USB等等，但这些控制器在一个设计里一般不会全部都用到，所以我们对于这些不用的控制器往往任其处于各种状态而不用花心思去管。但是，当你想尽可能节省功耗的情况下，则必须关注它们的状态，因为如果不将其关闭，即使它们没有处于工作状态，但是仍然会消耗电流。

通过设置寄存器我们可以有选择地关闭不需要的功能模块，以达到节省电的目的，比如在我们的实际应用中，ADC、 I2C、I2S和SPI都没有用到，通过CLKCON寄存器的设置，我们可以节省2mA的电流。当然，也可以动态关闭一些仍然需要的外设控制器来进一步节省能量。如在空闲模式下，CPU 内核停止运行，我们还可以进一步关闭一些其他的外设控制器，如USB,SDI,FLASH等，只要保证唤醒CPU的I/O控制器正常工作即可,如通过 UART唤醒，则UART控制器不能被关闭。等到CPU被唤醒后，再将USB、SDI、Flash等控制器再打开。

上面两种方式只是动态电源管理的最为简单的实现。在这两种方式中，一种是通过改变了系统的时钟频率，另一种是通过控制外设控制器的开关来达到节约能量的目的。在最近的研究中，已经有人把目光投入到了同时动态改变处理器的电压和频率来进一步节省功率，如IBM和 MontaVista合作进行的嵌入式系统的动态电源管理的研究。这是一个更为复杂、也更为系统的工程，它涉及了从硬件到操作系统以及应用层的有关内容。

四、电源供给电路

在数字电路设计中，工程师往往习惯于采用最简单的方式来完成电源的设计，但在对功耗要求严格的情况下，我们就必须对采用何种电压变换结构仔细考虑一番再做决定。

通常来讲，我们有以下几种进行电压转换的方式：

线性稳压（Linear Regulator）

DC to DC

LDO（Low Drop-Out）

其中LDO本质上还是一种线性稳压，主要用于压差较小的场合。所以我们将其合并为线性稳压来谈。

对于线性稳压来说，其特点时电路结构简单，所需元件数量少，输入和输出压差可以很大，但其致命弱点就是效率低，功耗高。其效率η完全取决于输出电压大小。

压差越大，可提供的最大输出电流越小。假设采用LM7805,输入12V，输出电压为5V，压差为7V, 输出的电流为1A的情况下，我们可以计算出消费在线性稳压器上的功率为P=ΔV*IOUT=7*1=7w，效率仅为η＝5×1/(5*1+7*1)= 41.7%,由这个结果我们可以看出，有一大半功率消耗在IC本身上。

DC to DC电路的特点是效率高，升降压灵活，但缺点时电路相对复杂，干扰较大。一般常见的由Boost和Buck两种电路，前者用于升压，后者用于降压

这两种电路的核心是通过MOS管的开关来控制电感和电容间的能量转换。调节MOS管栅极脉冲信号的占空比可以控制MOS管的导通和关闭，从而改变输出电压的高低。

由转换效率图可见，当输入为12v,输出为5v时，转换效率约为82％，为线性稳压器转换效率的一倍。LM2596的开关频率为固定的130KHZ，如果我们提升器件的开关频率，如采用NS的LM2676时（260KHZ开关频率），在同样的应用条件下，效率可达88％以上。

从上面的论述中我们可见，在适当的情况下使用DC-DC的电压转换线路，可以有效地节约能量，降低整机功耗。

请问笔记本音箱是USB接口的好，还是插电源的好呢？ USB电源音响的优点是什么？

功率放大器的主要功能是向负载通过交流功率，带动一定的输出装置执行动作。分为变压器功率放大器、OCL功率放大器 和OTL功率放大器。其共同特点是工作在大信号状态下，要求在允许的失真条件下，尽可提高能输出功率和效率。

为提高效率，功率放大器常工作在乙类、甲乙类状态，并利用互补对称结构使其不失真。

主要指标：输出功率、效率和非线性失真。理论上，最大输出效率可达78.5%。

OTL电路采用单电源供电，要求通过大电容接上负载，以保证输出电压的正负跟随能力。

为解决中大功率管互补配对问题和提高驱动能力，常利用互补复合管获得大电流增益和较为对称的输出特性，形成实际电路中经常使用的准互补功率放大器。此外，还通过增加自举电路，保证输出电压正负半周的良好对称性。

功率放大电路按工作状态的分类根据在正弦信号整个周期内的三极管导通情况，可分为几种工作状态：

1、甲类：一个周期内均导通，导通角等于360°。

静态工作电流ICQ≥ICM(信号电流峰值)，电压放大电路都属此类。

2、乙类：导通角等于180°。即ICQ=0，晶体管只导通半周。

3、甲乙类：导通角大于180°，小于360°。即0≤ICQ≤ICM

4、 丙类：导通角小于180°

一、互补对称式甲乙类功率放大电路

甲乙类双电源互补对称电路

（1）基本工作原理

电路中除增加驱动级VT1管外，还增加了两只二极管VD1、VD2，目的是建立一定的直流偏置，偏置电压大于管子死区电压，以克服交越失真。此时管子工作于甲乙类状态。

静态：利用VT1基极电流在VD1、VD2的正向压降给VT1、VT3两管提供基极偏置电压，发射结电位分别为VD1、VD2的正向导通压降，致使两管处于微弱导通状态——甲乙类状态。

两管静态电流相等，负载上无静态电流，输出电压Uo=0。

动态：当有交流信号输入时，VD1和VD2的交流电阻很小，可视为短路，从而保证两管基极输入信号幅度基本相等。两管轮流工作。

电路存在问题

第一：当要求输出功率较大时，要求推动功率管的基极电流也要很大，而由于功放管的β不会很大，所以驱动级VT1要提供大电流难以做到。

第二：两只大功率异型管的的配对比较困难，难以做到特性对称。

准互补对称式功率放大电路

为解决上述问题，可以增加复合管VT2、VT4 →代替VT2；VT3、VT5 →代替VT3。这样，既扩大了电流驱动能力，同时也利用同类型的VT4、VT5作为输出管，较好地实现了特性匹配的目的。

单电源互补对称式功率放大电路（OTL）

实际电路中，如收音机、扩音机中，常采用单电源供电。单电源供电常采用变压器耦合，这里省略了变压器，称为无输出变压器。简称OTL电路。

（1）基本工作原理

静态：因两管对称，VT2、VT3两管发射极e的电位UE=12UCC，负载无电流。

动态：ui>0→VT2导通，VT3截止→对负载供电，并对C充电； ui<0→VT3导通，VT2截止→电容C通过VT3、RL放电维持负半周电流（电容C相当于电源）。

注意：应选择足够大的电容C，以维持其上电压基本不变，保证负载上得到的交流信号正负半周对称。

（2）存在问题

当e点电位升高时，b点电位基本不变，VT2管基极电流减小，负载电流减小，使得输出电压正方向变化的幅度受到限制，远小于12UCC。

自举电路

增加电容C3和电阻R3，靠电路本身抬高p点电位，原理如下：up=UCC?IC1R3ue=12UCCUC3=up?ue}?UC3=12UCC?IC1R3

若电容C3足够大，充电后UC3基本不变，为一常数。

由于up=UC3+ue

显然ue↑→up↑

即e点电位升高→p点电位随之升高→VT2充分导通→保证负载两端有足够大的电压变化量

从音质的角度讲，当然是电源的好。原因是这样的，依据HIFI的标准，一般认为音质最好的功放是纯甲类功放，而纯甲类的功放功耗是非常大的，虽然笔记本的音响不会使用纯甲类功放，一般使用T类功放或是混合功放，但是也存在这个问题，因为纯甲类功放这个问题最明显，所以用纯甲类说明。

我们知道，功放是标注有功率的。而事实上他标注的功率是不能全部用来发声的，一般100W的功放，其能够保证音质的最大输出功率一般不超过40W。因为他要有一个储备功率，为什么呢，我们知道，一首歌其最小音量跟最大音量差距是很大的，尤其是交响乐，一首交响乐其音量小的部分非常小，而大的地方音量很大，而且交响乐的动态很大（从较小音量突然上升到很大的音量，比如贝多芬的命运交响曲）。音量从一个较小值突然上升也就是波形中的波峰。其功耗会突然增大，而由于这个过程非常的快，所以其需要的功率会超过正常的平稳发出同样大声音的数倍。这样就需要一个较大的储备功率应付其瞬态提升保证其波峰能够上得去，不会出现波峰塌陷导致失真。这也是好功放中滤波电容往往非常的大一个原因，因为电容的放电速度很快，大的电容能够储备更多的电量。

所以，一个设计功率100W的功放，其大部分功率是用来做储备功率的。这也是为什么使用HIFI器材的人听音乐一般不会把音量开过三分之一，另外的三分之二是用来做储备功率应付瞬态提升的。

而笔记本的USB2.0根据电气定义，其供电电压为5V，最大电流为500MA。也就是说笔记本的单个USB最大输出功率为2.5W。如果想保证音质的话，控制音量在三分之一，其实际功率仅为0.83W。这个功率下是声音是很小的。当然你不在乎音质音量也可以开到头。而且对于功放来说，驱动电源的质量是非常重要的。要求电源平稳，没有杂波。笔记本显然不行，因为USB连接在主板上，而主板上的电气元件太多了。都会对USB的电源有影响，其输出的电流质量就不是很高了。

不要说音响了，依据HIFI的标准，就算是对耳机，想要有足够的储备功率，一般应付中阻抗耳机的耳机放大器都需要12V以上的电源。

不过话由说回来，以上的原理都是对较高的音质要求作出的标准。事实上笔记本的音响很少有考虑这些的，因为它几乎不考虑音质。对以几十块，一二百块的笔记本音响来说他的成本要求他不能考虑这些。所以，看你买多少钱的了，如果是几十块的东西，能出声就行，考虑哪些也没有用。但是如果你买几千块的东西，那就要好好考虑了。不过到达那个价位的东西，即使是使用USB供电，内部也有着升压电路，能把5V的USB提升到至少12V的水平。但是也仅仅能够驱动高档耳机而已，音响还差的远了。

至于USB 的好处就一个，方便。而且不要在USB上插太多负载设备，对主板有损伤的。

可都是手打的，楼主看着办吧~~~~~