早期一般家庭中的各种电子产品，包含各式各样的大家电，小家电，及各种的电子资讯产品，很少听到有低功耗MCU的需求，因为在家庭中的各种大小家电用品，是由家中的插座110V或是220V交流电，提供给各种家电产品使用。除了停电之外，家中的插座交流电，稳定的提供给家庭电器所需要的电源，且家庭中，较耗电的电器用品，是有关马达驱动，压缩机启动，加热器加热，灯具启动…等等。所以在最早期的家电产品中，几乎没有MCU在里面，后来随着智慧型家电产品开始流行，渐渐地把MCU放到家电产品的电子电路中，并增加许多的功能。

在智慧型家电产品上电后，MCU就开始启动，通常MCU所消耗的电流，占整个家电产品的消耗功率其实很少。所以就不要求MCU的工作电流大小，只要产品可以正常工作即可，一直到最近几年，因为环保议题的重视，市场上开始关注节能省碳的电子产品，也开始要求低耗电的各种家电及电子产品，因此低功耗MCU在家庭的各种电器产品上，开始占了一个非常重要的地位。

低功耗MCU的需求原因

在电子产品上需求低功耗MCU的原因，大部分来自环保的考量，因应地球温室效应所造成的问题，需要大家一起来节约能源，另外一个问题是，大量的电池若没有按正常管道回收，恐会造成地球土地的污染问题，因此综合以上，低功耗MCU的需求原因，可以归纳以下几个因素。

从以上五点，更进一步来说明低功耗MCU在家电上的应用。就第一点来说，目前许多产品插头，一直插在插座上时，也会消耗部分电流，所以环保人士才会极力倡导，电器在没有使用的时候，要把插头拔掉。但是一般人在生活习惯上，不免有忘记拔掉插头的时候，此时使用低功耗MCU，来降低家电没有使用时的电流。

为了让待机电流降低，MCU需将系统频率切换为低速模式，如下图，当系统频率切换为fL时，MCU内部会将高速的震荡器电路关掉，以节省高速震荡器电路的耗电电流，除此之外，整个MCU执行指令的耗电电流因系统频率切换为fL的缘故，所以也会大幅降低。两者的耗电比例，最多可以相差到100倍（2毫安除以20微安）。

《图一 为了让待机电流降低，MCU需将系统频率切换为低速模式》

图一高频系统震荡器有3种选择，低频系统震荡器有2种选择，一般高频的系统震荡器约在0.4MHz以上，低频系统震荡器约32kHz。

进入DOS模式来降低待机电流

另外一个大幅降低待机电流的方式是MCU进入IDLE模式，在此模式下，MCU已经不执行程式，仅启动部分计时功能，MCU​​每隔一段时间会因计时器溢位而唤醒，在IDLE模式里，中断及唤醒功能仍然有效，当然也可透过外部按键的方式唤醒MCU，离开省电模式，重新再回到一般工作模式。

第二点一般家庭的各种电器用品具有时钟的需求，目前常看到的有电子锅，但是一般来说，厨房内的家电都有可能具有此功能，电锅，微波炉，烤箱，烘碗机，豆浆机，果菜机…等等。以电子锅为例，平常插头插在插座时，MCU的电源就来自电力公司的交流电，并对电子锅内部时钟的充电电池充电，当插头拔掉时，还要继续计时，此时就是靠电池，提供给MCU内部的计时电路。在下次插头重新插入之前，电池耗尽，时钟就会不准且无法继续计时，若是使用充电电池，充电电池也可能因为过度放电而损害。

为了提供一个省电的时钟功能，所以MCU必须有一个省电的32768Hz晶体震荡器电路，且在MCU进入IDLE模式时，32768Hz晶体震荡器电路还能继续工作，时钟也必须要可以继续计时，LCD也要可以继续工作，显示目前的时间，这些功能加起来的耗电流，必须要够低，才可以让电池供电，维持更久的时间。

图二为选用LXT（32768Hz晶体震荡器电路）当成计时来源时，最长可以每秒产生1次计时中断。

《图二 选用LXT当成计时来源时，最长可以每秒产生1次计时中断。》

第三点许多家电，音响，电视都会有遥控器接收电路，以方便使用该电器的各种选项及设定功能，当音响或是电视机关闭时，并不是真的完全关闭电源，遥控器的接收电路还要继续工作，除非把插头拔掉，否则这时候的待机电流一直存在，也造成能源的浪费，若是能把此时的耗电降至最低，对节能省电也有不少的帮助。为了要降低此时的耗电，接收遥控器电路的MCU，本身使用低功耗之MCU，也是降低此时待机电流的好方法。

为了能够随时侦测到遥控器发射的红外线载波信号，红外线的接收电路必须永远启动，此时基本的耗电是免不了，我们将MCU的系统频率降低，让MCU操作在可以接受红外线遥控器信号的最低工作频率，以节省MCU在工作时候的耗电。

在图一的例子中，MCU 的系统频率可以由软体选择fH，fH/2，fH/4，fH/8，fH/16，fH/32，fH/64或是fL等8种频率，所以MCU可以根据本身的工作内容需求，选择适合当时工作的系统频率，完成良好的电源管理。

《图三 (HT66Fx0系统频率与工作电流的关系，系统频率越低，则所消耗的电流则越少)，(X轴为工作电压，Y轴为工作电流)。》

各种家电器的省电设计概况

图三说明了在同一个电压下，系统频率的降低，工作电流也会跟着降低，在5V，系统频率12MHz时，MCU的工作电流约3mA，但是当系统频率选择fH/2，也就是6MHz时，工作电流约降至2.2mA，约减少27%的工作电流。当系统频率选择fH/4，也就是3MHz时，工作电流约降至1.5mA，比工作在12MHz来说，约减少50%的工作电流。

第四点对使用电池的产品而言，在符合成本的原则下，应选择对产品来说，消耗功率最小的MCU，因为电池废弃物的处理，对环境影响蛮重要的，且电池内部的重金属所造成的污染问题，会污染到我们水资源及土地上的农作物。

像家庭中厨房秤，遥控器，某些具有时钟功能的小家电都会使用到电池，所以若是使用低功耗MCU可以减少电池用量，这是可以减少很多环境的污染。减少电池的用量，可以从降低MCU的工作电流做起，同样功能的MCU，若是选择消耗电流减少一半的MCU，则电池可以使用的时间多了一倍，不仅减少购买电池的费用，也减少一半电池的使用量。

第五点使用太阳能电池,更进一步减少电池的用量,更是对环境的永续经营,发挥极大的效果。我们常看一些电子计算机使用太阳能来供电，如果低功耗的MCU，能够工作的电流及电压都大幅将低，便有机会使用太阳能电池，在功耗需求较低的产品上，例如温度计，湿度计，体温计，电子表，LCD显示之电子钟，使用小瓦数的太阳能电池，就足够应付MCU所消耗的电流，使用太阳能是最环保的能源，只要有太阳，产品就可以工作，不需担心电池耗尽问题，也不需更换电池，也不会造成环境污染。

对第四点及第五点来说，使用可以工作在1.5V的MCU，是一个最佳的解决方法，除了可以使用1颗电池供电外，MCU所消耗的电流也可以降至最低，但因为1.5V　MCU技术难度较高，市面上工作电压在1.5V的MCU并不多见。盛群半导体提供了HT46R01M，HT46R02M，HT48R01M，HT48R02M　MCU，就是工作电压为1.5V的MCU。

结论

低功耗MCU在家庭用品上的应用，未来是会越来越广，也因为半导体的​​技术越来越进步，低功耗的MCU有越来越多的选择，几乎每一家MCU大厂，都有提供低功耗MCU，让客户可以选择，例如盛群半导体的Tiny Power MCU系列，不管是一次烧录的MCU，或是可以多次烧录的MCU，都有提供。

选择适合产品使用的低功耗MCU，也就越来越重要。就节能省碳的需求来说，使用低功耗MCU是未来的趋势，不管是应用在哪一方面，都应该要被重视，因为地球的资源有限，未来每一个人，应该都要有爱护地球的环保观念，使用低耗电的绿色家电及电子产品。

（作者任职于盛群半导体）