ULPWUモジュールの使い方

【ＵＬＰＷＵモジュールの概要】

　ULPWU（Ultra Low-Power Wake-Up）モジュールとは、極低消費電流でPICを使いたいとき、
有効な周期的ウェイクアップ手段を提供するモジュールです。
　極低消費電流でＰＩＣを使う場合にはスリープモードを使います。そしてスリープからウェイクアップ
させるためウォッチドッグタイマを使いますが、このためにはスリープ中もウォッチドッグタイマだけは
動作させておく必要があります。
　しかし、このウォッチドッグタイマは、少ないものでも数μＡの電流を消費します。この電流値では
消費電力が大き過ぎるという極低消費電流の用途もあります。
　このような用途にＵＬＰＷＵモジュールを使うと、スリープ中の消費電流を１μＡ以下にすることが
できます。

　このＵＬＰＷＵモジュールが実装されているＰＩＣは、現状では下記のような最新の少ピンＰＩＣですが
順次他の少ピンＰＩＣにも実装される計画のようです。

《ＵＬＰＷＵモジュールの実装されているＰＩＣ》
　　・PIC12F635　　　・PIC12F683
　　・PIC16F636　　　・PIC16F684　　　・PIC16F688
　　・PIC16F631* 　　・PIC16F677*　 　・PIC16F685*　　・PIC16F687*　　PIC16F689*
　　　　（*は開発中）

【ＵＬＰＷＵモジュールの構成】

ＵＬＰＷＵモジュールの内部構成は下図のようになっています。
動作は下記の順序で行われます。

(1) IOピンを出力モードにしてHighを出力する
　　これで外部のコンデンサC1は電源電圧まで充電される。抵抗R1は、このときの
　　充電電流が25mAを超えないようにするための電流制限抵抗です。
(2)一定時間後、ULPWUEビットを１にしてからIOピンを入力モードにし、状態変化の
　　割り込みを許可しておきます。
　　これで、定電流回路を通してコンデンサC1の放電が始まります。
(3)スリープモードにします。
　　スリープ中の間もC1の放電は続けられます。このときの消費電流は
　　スリープ時の電流とULPWUモジュールの消費電流だけになります。
　　このULPWUモジュールの消費電流は、75nA〜160nA程度で非常に小さくなって
　　います。　（正確な電流値は各デバイスのデータシートを参照のこと）
(4)C1の端子電圧が、コンパレータの入力になっていて、スレッショルド電圧Vtと
　　常時比較されており、Vt以下になると、Interrupt on Changeの割り込みが発生
　　し、ウェイクアップします。
(5)割り込み許可されていれば、４番地にジャンプし、割り込み禁止であれば
　SLEEP命令の次の命令を実行します。

【インターバル時間】

ULPWUモジュールを使った時の周期起動のインターバル時間は、下記式で求めることが
できます。
しかしこの時間は、温度により変動しますので注意が必要です。

　　インターバル時間（T) = （電源電圧 − Vt） × C1 ÷ Isink

例えば電源電圧：3V　　スレッショルド電圧（Ｖｔ）：0.6V　　Isink：140nA　　C1：0.001μF　とすれば
R1は200Ω程度なので無視できるので、

　　T(sec) = (3 − 0.6) × 0.001×10の-6乗 ÷ 140×10の-9乗 = 2.4 ÷ 140 = 17.1msec

となります。

さらに例えば、コンデンサC1が0.01μFであれば約170msec　0.1μFであれば約1.7秒となります。

しかし、実際には、コンデンサの漏れ電流による影響が大きく、計算値よりかなり短い時間となります。
従ってコンデンサには、漏れ電流の少ない、ポリエステルフィルムコンデンサや、ポリプロピレン
コンデンサが適しています。

さらに、基板の漏れ電流の影響も無視できませんので、できるだけ配線を短く、基板を洗浄して
表面をきれいにしておく必要があります。

【プログラミング方法】

ULPWUモジュールを使うときの基本プログラミングパターンは下記のようになります。