低功耗是水表和熱表的主要考慮指標，因為這些儀表所處的位置通常沒有本地電源。儀表應用中需要考慮的另一個重要方面就是：在丟失主電源情況下要進行適當?shù)牡凸墓芾砗途S持系統(tǒng)魯棒性（Robustness）。公用儀表一般有兩種供電方式：交流和直流（如小電池）電源。電表中通常采用交流電源，而由于水表通常連不到交流電源插座或直接交流供電被認為是不安全的，在水表中通常使用直流電源。

牢記這一規(guī)則：幾乎所有可用于交流穩(wěn)壓電源應用的器件同樣也可用于不穩(wěn)定的直流電源應用中。

（1）交流穩(wěn)壓電源供電的儀表

交流供電儀表可通過標準電源插座獲得幾乎無限量的電能（一般最高限制為2W）。對于交流供電的公用儀表，當計量單元丟失主電源時，智能電源管理部件除了管理系統(tǒng)的全面操作外，還起到了至關(guān)重要的作用。因為當交流電源暫時切斷時，也許用戶正在使用燃氣，或者計量單元正忙于向非易失存儲器存儲重要數(shù)據(jù)或正在向公共事業(yè)公司傳送數(shù)據(jù)。

交流供電儀表系統(tǒng)使用變壓器或無變壓器電源。要降低應用成本和規(guī)模，有時可通過一個簡單的電抗和阻抗分離的無變壓器電路向儀表供電。這通常適用于儀表已連接到交流電源的情況（例如電表）。但這種設(shè)計使得典型電路供給的電流有限，從而限制了大功率元件的使用。合理的功耗管理有助于降低應用電路的平均功耗，由此降低電源元件的大小和重量。

為了補償交流電源的損失，設(shè)計工程師通常會在設(shè)計儀表時添加某類備用電源系統(tǒng)，可以是大電容、超大電容或一個小型鋰電池。在啟用備用電源的情況下，整個系統(tǒng)的功耗特別是MCU的功耗就變得至關(guān)重要。設(shè)計工程師常面臨的挑戰(zhàn)有：
·在上述情況條件下系統(tǒng)應保持多長的激活時間？
·整個系統(tǒng)的待機電流是多少？
·系統(tǒng)的工作電流是多少？
·如何優(yōu)化功耗和使器件性能（時鐘速度）快速適應當前的要求？
·如何在不穩(wěn)定電池供電條件下可靠地工作？
·如何在無變壓器電源系統(tǒng)中可靠地工作？
·如何通過集成欠壓復位、看門狗定時器和故障保護時鐘監(jiān)視電路增加系統(tǒng)可靠性？

由于執(zhí)行不同任務時的工作負載也各不相同，如何更好地動態(tài)優(yōu)化儀表中的MCU功耗顯得非常重要。以5給出的典型計量為例，該示例執(zhí)行了以下任務：
·實時時鐘更新——很小的任務，可以被編程為每秒執(zhí)行一次。
·計數(shù)器遞增——也是一個很小的任務，可以在收到來自計量裝置的脈沖時（如電表中MCP3905的輸出，或氣/水表中位移測量裝置產(chǎn)生的脈沖）產(chǎn)生中斷。
·偶爾需要MCU執(zhí)行高強度的計算任務。例如，通過IrDA或RS-485與儀表通信來自動讀表，或簡單地更新顯示或執(zhí)行一些與計費/記錄相關(guān)的功能。

所有新的PICmicro MCU（PIC16和PIC18兩個系列）都提供了Microchip的納瓦功耗管理技術(shù)。納瓦技術(shù)具有一系列非常有用的特性是針對功耗管理和魯棒性問題的，所以非常適于用在公用儀表的設(shè)計中。事實上，納瓦器件不僅在業(yè)界中功耗最低、可以在很寬的電壓范圍內(nèi)工作，此外，還提供了一組非常靈活的智能功耗管理功能。

納瓦器件最多可提供7種工作模式，允許系統(tǒng)在任意時刻快速切換到最佳時鐘源。在上面的示例中，最佳功耗管理策略可以使用下列方案：
·保持MCU處于休眠模式，以降低無任務時段的功耗
·保持RTC功能使用的定時器處于活動狀態(tài)（使用32kHz的輔助振蕩器）
·定期喚醒器件低速執(zhí)行小型任務（使用同一個輔助振蕩器）
·當檢測到需要更高級的功能時，主振蕩器將啟動并執(zhí)行高強度的任務（以較高功耗的短脈沖快速執(zhí)行）。

現(xiàn)在，在給定功耗數(shù)據(jù)的情況下，通過比較MCU執(zhí)行每個任務所花費的時間百分比和選定工作模式的功耗大致可以算出整個應用的平均功耗。考慮到大多數(shù)采用納瓦技術(shù)的PICmicro器件具有最多9種可選振蕩器模式（包括4種晶振模式、2種外部時鐘模式、2種外部RC振蕩器模式和1種在軟件控制下可提供多種時鐘頻率的內(nèi)部振蕩器電路），納瓦技術(shù)的靈活性幾乎可以不受限制。

（2）不穩(wěn)定直流電源供電的儀表

直流供電的儀表（如水表和氣表）一般使用小型電池（無穩(wěn)壓）供電。在這類系統(tǒng)中，系統(tǒng)的待機或非工作電流對整個系統(tǒng)的功耗影響很大。采用納瓦技術(shù)（如低待機電流、快速振蕩器起振模式和不同的軟件控制振蕩器模式）的PICmicro器件在必要時可優(yōu)化性能和降低電流消耗。在大多數(shù)電池供電的應用中，整個系統(tǒng)的魯棒性依賴于MCU處理低壓、不穩(wěn)定電池和由噪聲引發(fā)的事件的方式。

采用納瓦技術(shù)的PICmicro器件的寬工作電壓范圍（一般為2.0V到5.5V）特性大大簡化了儀表設(shè)計，并可以延長電池壽命。事實上，在此類設(shè)計中可以省去穩(wěn)壓器，獲取寶貴的電池電壓裕度，進一步深度放電，來延長電池壽命。Microchip也提供各種獨立的模擬器件，可用于系統(tǒng)監(jiān)管或智能電池管理。

提高可靠性對所有的儀表應用都極為關(guān)鍵，在不穩(wěn)定電源供電的計量應用中尤為突出。

所有的Microchip納瓦器件中除傳統(tǒng)的看門狗定時器外，還集成了3個關(guān)鍵電路，以便提供更高的可靠性：
·欠壓復位（Brown-out Reset，BOR）：該選項是可編程的，用于在電源電壓下降到門限值以下時復位MCU，防止器件在規(guī)定的工作電壓范圍外工作。
·低壓檢測（Low-Voltage Detect，LVD）：該選項同樣是可編程的，用于在電源電壓下降到預定值（一般設(shè)置為略高于BOR的值）以下時產(chǎn)生中斷報警。該選項可在欠壓復位電路介入前將重要工作參數(shù)保存到非易失性存儲器中，以備事后安全恢復時使用。
·故障保護時鐘監(jiān)視器（Fail-Safe Clock Monitor，F(xiàn)SCM）：這是3者中最高級的功能。故障保護時鐘監(jiān)視器不同于看門狗定時器，它由額外的電路構(gòu)成，用于驗證外部時鐘源是否正常工作。當故障保護時鐘監(jiān)視器檢測到外部時鐘因某種原因出現(xiàn)故障時，MCU時鐘會迅速切換到內(nèi)部振蕩器，從而維持MCU繼續(xù)工作，使系統(tǒng)置于“安全”故障模式（例如，將重要數(shù)據(jù)保存到非易失性存儲器），并通知用戶。