早期一般家庭中的各種電子產品，包含各式各樣的大家電，小家電，及各種的電子資訊產品，很少聽到有低功耗MCU的需求，因為在家庭中的各種大小家電用品，是由家中的插座110V或是220V交流電，提供給各種家電產品使用。除了停電之外，家中的插座交流電，穩定的提供給家庭電器所需要的電源，且家庭中，較耗電的電器用品，是有關馬達驅動，壓縮機啟動，加熱器加熱，燈具啟動…等等。所以在最早期的家電產品中，幾乎沒有MCU在裡面，後來隨著智慧型家電產品開始流行，漸漸地把MCU放到家電產品的電子電路中，並增加許多的功能。

在智慧型家電產品上電後，MCU就開始啟動，通常MCU所消耗的電流，佔整個家電產品的消耗功率其實很少。所以就不要求MCU的工作電流大小，只要產品可以正常工作即可，一直到最近幾年，因為環保議題的重視，市場上開始關注節能省碳的電子產品，也開始要求低耗電的各種家電及電子產品，因此低功耗MCU在家庭的各種電器產品上，開始佔了一個非常重要的地位。

低功耗MCU的需求原因

在電子產品上需求低功耗MCU的原因，大部分來自環保的考量，因應地球溫室效應所造成的問題，需要大家一起來節約能源，另外一個問題是，大量的電池若沒有按正常管道回收，恐會造成地球土地的污染問題，因此綜合以上，低功耗MCU的需求原因，可以歸納以下幾個因素。

從以上五點，更進一步來說明低功耗MCU在家電上的應用。就第一點來說，目前許多產品插頭，一直插在插座上時，也會消耗部分電流，所以環保人士才會極力倡導，電器在沒有使用的時候，要把插頭拔掉。但是一般人在生活習慣上，不免有忘記拔掉插頭的時候，此時使用低功耗MCU，來降低家電沒有使用時的電流。

為了讓待機電流降低，MCU需將系統頻率切換為低速模式，如下圖，當系統頻率切換為fL時，MCU內部會將高速的震盪器電路關掉，以節省高速震盪器電路的耗電電流，除此之外，整個MCU執行指令的耗電電流因系統頻率切換為fL的緣故，所以也會大幅降低。兩者的耗電比例，最多可以相差到100倍（2毫安除以20微安）。

《圖一 為了讓待機電流降低，MCU需將系統頻率切換為低速模式》

圖一高頻系統震盪器有3種選擇，低頻系統震盪器有2種選擇，一般高頻的系統震盪器約在0.4MHz以上，低頻系統震盪器約32kHz。

進入IDLE模式來降低待機電流

另外一個大幅降低待機電流的方式是MCU進入IDLE模式，在此模式下，MCU已經不執行程式，僅啟動部分計時功能，MCU每隔一段時間會因計時器溢位而喚醒，在IDLE模式裡，中斷及喚醒功能仍然有效，當然也可透過外部按鍵的方式喚醒MCU，離開省電模式，重新再回到一般工作模式。

第二點一般家庭的各種電器用品具有時鐘的需求，目前常看到的有電子鍋，但是一般來說，廚房內的家電都有可能具有此功能，電鍋，微波爐，烤箱，烘碗機，豆漿機，果菜機…等等。以電子鍋為例，平常插頭插在插座時，MCU的電源就來自電力公司的交流電，並對電子鍋內部時鐘的充電電池充電，當插頭拔掉時，還要繼續計時，此時就是靠電池，提供給MCU內部的計時電路。在下次插頭重新插入之前，電池耗盡，時鐘就會不準且無法繼續計時，若是使用充電電池，充電電池也可能因為過度放電而損害。

為了提供一個省電的時鐘功能，所以MCU必須有一個省電的32768Hz晶體震盪器電路，且在MCU進入IDLE模式時，32768Hz晶體震盪器電路還能繼續工作，時鐘也必須要可以繼續計時，LCD也要可以繼續工作，顯示目前的時間，這些功能加起來的耗電流，必須要夠低，才可以讓電池供電，維持更久的時間。

圖二為選用LXT（32768Hz晶體震盪器電路）當成計時來源時，最長可以每秒產生1次計時中斷。

《圖二 選用LXT當成計時來源時，最長可以每秒產生1次計時中斷。》

第三點許多家電，音響，電視都會有遙控器接收電路，以方便使用該電器的各種選項及設定功能，當音響或是電視機關閉時，並不是真的完全關閉電源，遙控器的接收電路還要繼續工作，除非把插頭拔掉，否則這時候的待機電流一直存在，也造成能源的浪費，若是能把此時的耗電降至最低，對節能省電也有不少的幫助。為了要降低此時的耗電，接收遙控器電路的MCU，本身使用低功耗之MCU，也是降低此時待機電流的好方法。

為了能夠隨時偵測到遙控器發射的紅外線載波信號，紅外線的接收電路必須永遠啟動，此時基本的耗電是免不了，我們將MCU的系統頻率降低，讓MCU操作在可以接受紅外線遙控器信號的最低工作頻率，以節省MCU在工作時候的耗電。

在圖一的例子中，MCU 的系統頻率可以由軟體選擇fH，fH/2，fH/4，fH/8，fH/16，fH/32，fH/64或是fL等8種頻率，所以MCU可以根據本身的工作內容需求，選擇適合當時工作的系統頻率，完成良好的電源管理。

《圖三 (HT66Fx0系統頻率與工作電流的關係，系統頻率越低，則所消耗的電流則越少)，(X軸為工作電壓，Y軸為工作電流)。》

各種家電器的省電設計概況

圖三說明了在同一個電壓下，系統頻率的降低，工作電流也會跟著降低，在5V，系統頻率12MHz時，MCU的工作電流約3mA，但是當系統頻率選擇fH/2，也就是6MHz時，工作電流約降至2.2mA，約減少27%的工作電流。當系統頻率選擇fH/4，也就是3MHz時，工作電流約降至1.5mA，比工作在12MHz來說，約減少50%的工作電流。

第四點對使用電池的產品而言，在符合成本的原則下，應選擇對產品來說，消耗功率最小的MCU，因為電池廢棄物的處理，對環境影響蠻重要的，且電池內部的重金屬所造成的污染問題，會污染到我們水資源及土地上的農作物。

像家庭中廚房秤，遙控器，某些具有時鐘功能的小家電都會使用到電池，所以若是使用低功耗MCU可以減少電池用量，這是可以減少很多環境的汙染。減少電池的用量，可以從降低MCU的工作電流做起，同樣功能的MCU，若是選擇消耗電流減少一半的MCU，則電池可以使用的時間多了一倍，不僅減少購買電池的費用，也減少一半電池的使用量。

第五點使用太陽能電池，更進一部減少電池的用量，更是對環境的永續經營，發揮極大的效果。我們常看一些電子計算機使用太陽能來供電，如果低功耗的MCU，能夠工作的電流及電壓都大幅將低，便有機會使用太陽能電池，在功耗需求較低的產品上，例如溫度計，濕度計，體溫計，電子錶，LCD顯示之電子鐘，使用小瓦數的太陽能電池，就足夠應付MCU所消耗的電流，使用太陽能是最環保的能源，只要有太陽，產品就可以工作，不需擔心電池耗盡問題，也不需更換電池，也不會造成環境污染。

對第四點及第五點來說，使用可以工作在1.5V的MCU，是一個最佳的解決方法，除了可以使用1顆電池供電外，MCU所消耗的電流也可以降至最低，但因為1.5V　MCU技術難度較高，市面上工作電壓在1.5V的MCU並不多見。盛群半導體提供了HT46R01M，HT46R02M，HT48R01M，HT48R02M　MCU，就是工作電壓為1.5V的MCU。

結論

低功耗MCU在家庭用品上的應用，未來是會越來越廣，也因為半導體的技術越來越進步，低功耗的MCU有越來越多的選擇，幾乎每一家MCU大廠，都有提供低功耗MCU，讓客戶可以選擇，例如盛群半導體的Tiny Power MCU系列，不管是一次燒錄的MCU，或是可以多次燒錄的MCU，都有提供。

選擇適合產品使用的低功耗MCU，也就越來越重要。就節能省碳的需求來說，使用低功耗MCU是未來的趨勢，不管是應用在哪一方面，都應該要被重視，因為地球的資源有限，未來每一個人，應該都要有愛護地球的環保觀念，使用低耗電的綠色家電及電子產品。

（作者任職於盛群半導體）