Microchip Technology (Nasdaq: MCHP) vừa công bố hai mạch giám sát điện năng mới có khả năng cắt giảm khoảng một nửa lượng năng lượng cần dùng cho việc đo đạc công suất tiêu thụ của thiết bị di động so với các giải pháp thông thường trong các điều kiện hoạt động tiêu chuẩn, với tốc độ lấy mẫu 1024 mẫu mỗi giây. PAC1711 và PAC1811 không chỉ tối ưu hiệu suất sử dụng năng lượng mà còn cung cấp cảnh báo theo thời gian thực khi mức tiêu thụ vượt ngưỡng, cùng cơ chế cảnh báo theo từng bậc (step-alert) đang trong quá trình đăng ký bằng sáng chế để phát hiện những thay đổi dài hạn so với giá trị trung bình.
Trong các thiết bị vận hành bằng pin và những ứng dụng có ngân sách năng lượng hạn chế, việc theo dõi mức tiêu thụ điện là bắt buộc nhưng đồng thời chính quá trình theo dõi này lại không được phép gây lãng phí nguồn năng lượng quý giá. Để giải quyết mâu thuẫn đó, Microchip giới thiệu hai bộ giám sát điện năng PAC1711 và PAC1811, có thể đo và giám sát liên tục mà chỉ tiêu thụ khoảng một nửa năng lượng so với các giải pháp tương đương trong nhiều tình huống vận hành phổ biến. Hai mạch này được thiết kế để xử lý việc đo áp và dòng, đồng thời đưa ra tín hiệu cảnh báo khi phát sinh các sự kiện liên quan đến việc tiêu thụ điện vượt giới hạn cho phép hoặc phát hiện xu hướng thay đổi bất thường trong một khoảng thời gian dài.
Phiên bản PAC1711 là mạch giám sát một kênh, hoạt động ở mức 12V với độ phân giải 12-bit, trong khi PAC1811 hỗ trợ độ phân giải 16-bit. Cả hai đều được đóng gói trong các vỏ VDFN siêu mỏng, không chì, lần lượt với 8 chân và 10 chân, có chân cắm và kích thước tương thích với các gói SOT23-8 vốn đang được sử dụng rộng rãi. Sự tương thích này giúp các nhà phát triển dễ dàng tìm linh kiện thay thế, đồng thời đơn giản hóa quá trình nâng cấp, cũng như tích hợp PAC1711 và PAC1811 vào các hệ thống sẵn có mà không cần phải thiết kế lại hoàn toàn phần cứng.
Ông Keith Pazul, Phó Chủ tịch phụ trách kinh doanh mảng giải pháp tuyến tính và tín hiệu hỗn hợp của Microchip, nhận định rằng nhiều hệ thống di động và các thiết bị bị giới hạn về năng lượng từ trước đến nay vẫn phải hy sinh một phần không nhỏ công suất hoạt động chỉ để đo đạc chính mức tiêu thụ của mình. Ông cho biết: “Trước đây, các thiết bị di động và nhiều ứng dụng tiết kiệm năng lượng buộc phải dành ra một phần đáng kể nguồn điện chỉ để giám sát lượng điện mà chúng đang tiêu thụ. Giải pháp giám sát điện năng của Microchip được thiết kế như một ngoại vi độc lập, giúp tách riêng công việc theo dõi công suất ra khỏi MCU. Nhờ vậy, bộ vi điều khiển hoặc bộ xử lý trung tâm có thể ở trạng thái nghỉ và chỉ cần thức dậy khi xuất hiện các sự kiện quan trọng liên quan đến nguồn điện, ví dụ như khi cần kích hoạt màn hình LCD”.
Công nghệ cảnh báo theo từng bậc tích hợp trên PAC1711 và PAC1811 cho phép theo dõi các giá trị trung bình của điện áp cũng như dòng điện trong quá trình vận hành. Khi phát hiện độ lệch lớn so với ngưỡng do người dùng đặt trước, thiết bị sẽ gửi tín hiệu thông báo đến MCU để hệ thống có thể phản ứng kịp thời. Hai mạch này duy trì dữ liệu về giá trị trung bình trong suốt quá trình hoạt động, và mỗi mẫu đo mới đều có thể là tác nhân kích hoạt cảnh báo nếu vượt quá điều kiện đã được cấu hình. Bên cạnh đó, tùy chọn chân lấy mẫu chậm (slow-sample pin) giúp kéo giãn khoảng thời gian lấy mẫu lên đến khoảng tám giây mỗi lần, từ đó tiếp tục giảm thêm lượng năng lượng phải chi cho công đoạn giám sát.
Một thanh ghi tích lũy bên trong các mạch giám sát này có thể dùng để phục vụ nhu cầu quản lý logistics, theo dõi mức độ suy giảm của pin trong hệ thống, ước lượng thời điểm cần sạc lại hoặc lập hồ sơ dữ liệu ngắn hạn về lịch sử sử dụng điện năng để MCU xử lý trong các bài toán phân tích dài hạn. Cả PAC1711 và PAC1811 đều có khả năng đo điện áp bus trong dải từ 0 đến 42 volt, đồng thời hỗ trợ giao tiếp qua giao diện I2C. Nhờ đặc điểm đó, chúng phù hợp để sử dụng như nguồn chính hoặc nguồn phụ trong nhiều loại ứng dụng, bao gồm máy tính, thiết bị mạng, hệ thống AI/ML và các giải pháp cho xe điện.
Các công cụ hỗ trợ phát triển
Để hỗ trợ quá trình đánh giá và tích hợp, Microchip cung cấp một bảng mạch dùng thử dạng Click board tương thích với chuẩn mikroBUS của MikroElektronika dành cho các socket trên bo mạch chủ. Bảng mạch này cho phép người dùng nhanh chóng kiểm tra các tính năng trọng yếu và hiệu năng thực tế của PAC1711 và PAC1811 trong nhiều cấu hình hệ thống khác nhau. Bên cạnh phần cứng, trình điều khiển Linux cũng được đăng tải trên trang sản phẩm, cung cấp các chức năng cốt lõi và quyền truy cập tới những thanh ghi thường xuyên sử dụng trong quá trình đo đạc công suất. Microchip đồng thời phát hành một thư viện ngôn ngữ lập trình C chung cho cả PAC1711 và PAC1811, kèm theo các ví dụ minh họa cách tích hợp với nhiều dòng MCU của Microchip, giúp rút ngắn thời gian phát triển.
Giá bán và tình trạng sẵn sàng của sản phẩm
PAC1711 hiện được phân phối với hai tùy chọn vỏ VDFN-8 (mã PAC1711T-1E / 3P) và VDFN-10 (mã PAC1711T-2E / 9Q). PAC1811 cũng có hai lựa chọn tương tự, gồm VDFN-8 (PAC1811T-1E / 3P) và VDFN-10 (PAC1811T-2E / 9Q). Mức giá tham khảo khởi điểm là 0.58 USD mỗi linh kiện cho đơn hàng 10,000 chiếc với tùy chọn PAC1711 đóng gói VDFN-8. Bảng mạch dùng thử mang mã #PAC1711-Click được niêm yết ở mức 15 USD cho mỗi chiếc và hiện đã sẵn sàng cung cấp ra thị trường.
