いろいろなマイコンの低消費電力モードを理解する：Q&Aで学ぶマイコン講座（28）（2/4 ページ）

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。今回は、中級者の方からよく質問される「マイコンの低消費電力モードの違い、使い分け」についてです。

[菅井賢（STマイクロエレクトロニクス），EDN Japan]

マイコンの消費電力

　基本的に電力（W）は、電圧（V）×電流（A）で求められます。最近のマイコンは、レギュレーターを内蔵していて、内部回路の電源電圧は一定で動作しますので、消費電力は消費電流に依存するといえます。

　すなわち「低電力／省電力」は、「低電流／省電流」と同じことだと考えて差し支えありません。

　最近のマイコンでは消費電流を減らすことができる動作モードが準備されていて、「低消費電力モード」または「省電力モード」と呼ばれています。（以下「低消費電力モード」と呼びます）

　マイコンの消費電力の求め方については「Q&Aで学ぶマイコン講座（23）：消費電力の計算方法」をご覧ください。

低消費電力モードの手法

　消費電力を小さくする手法は、大きく分けると次の2つになります。

1. 必要な機能だけ動作させ、不要な機能を停止／電源切断する
2. 動作速度を落として動作に必要な電力を小さくする

　表1の各低消費電力モードを分類すると、スリープモード、ストップモード、スタンバイモードは、「手法1」に相当し、低電力ランモードが「手法2」に相当します。

表1：「STM32ファミリー」の主な低消費電力モード （再掲） （クリックで拡大）

　図1にマイコン内部のブロックごとのイメージを示します。

図1：低消費電力モード時のマイコンの内部状態イメージ （クリックで拡大）

　マイコンを使う場合、全てのユーザーが、全ての機能を使うとは限りません。例えばUART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）が複数搭載されているマイコンでも、全てのUARTが常時動作しているとは限りません。必要な時に必要な数だけ動作させると、消費する電力は最適化されます。他の機能でも同じようなことがいえます。CPUも例外ではありません、周辺機能が動作していても、CPU演算が不要な場合には、CPUの動作を止めると、その分、電力の節約になります。

　一方、マイコンの消費電流は動作周波数にも依存します。動作速度を低くすれば、電流も小さくなります。常に最高動作周波数にするのではなく、必要に応じた動作周波数に変更することによって、電力を最適化できます。

　表1中の低電力ランモードは、ランモード（通常モード）と動作させる機能の数は同じですが、動作周波数を低くすることで電力を低減します。