¿Qué es la capacidad de disipación de potencia?

La disipación de energía de un chip CMOS se puede considerar como la suma de la disipación de energía estática (corriente de fuga multiplicada por el voltaje de suministro) y la disipación de energía dinámica.

A su vez, la disipación de potencia dinámica consiste en la disipación de potencia relacionada con la conmutación de nodos y controladores internos y la disipación de potencia relacionada con la conmutación de la capacitancia de carga externa. Cada vez que carga y descarga (un ciclo) se consume la energía de un capacitor E =$\frac {C V^2}{2}$, entonces si la frecuencia es$f_0$entonces el consumo de energía dinámico es P =$\frac {f_0 C V^2}{2}$(por nodo). La mitad de la energía transferida se pierde como calor en cada borde.

En el caso del 74HC595, el consumo de energía dinámico interno es entonces

$P_{dyn int} = \frac {f_0 C_{PD} V^2}{2}$(especificado en la hoja de datos como con todos los bits de conmutación)

Para obtener la disipación de potencia total, agregaría la disipación de potencia estática, la disipación de potencia dinámica interna anterior y la disipación debida a la capacidad de carga en cada salida

(de igual manera será$\frac {f_0 C_L V^2}{2}$para cada salida).

Aunque la disipación de potencia estática está mayormente relacionada con la tensión de alimentación, tenga en cuenta que la disipación de potencia dinámica es proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación, por lo que una reducción en la tensión de alimentación de 5 V a 1,8 V (2,8:1) reducirá la tensión dinámica. consumo de energía por un factor de 7.7:1.

Por lo tanto, si es un diseñador a nivel de placa y está interesado en la baja potencia, puede usar la frecuencia más lenta y (especialmente) el voltaje de suministro más bajo posible. Si es un diseñador de chips, desea que las piezas funcionen con voltajes de suministro muy bajos (lo que significa que, en general, no pueden manejar voltajes relativamente altos). Como efecto secundario, estos transistores tienden a tener más fugas, por lo que la disipación de energía estática aumenta incluso para los transistores que no conmutan en absoluto.