智能手機電源管理優(yōu)化六要素
2007/10/16 10:06:48 電源在線網(wǎng)
隨著手機功能的日益增強,要實現(xiàn)手機的“all day running(不間斷工作)”,對于手機設計者來說是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。國內(nèi)手機設計公司如何應對這個挑戰(zhàn)?下面我們就以Windows Mobile系統(tǒng)的智能手機進行簡要的介紹。
我們可以把手機分為能量提供單元,穩(wěn)壓單元,處理器、射頻單元和外設單元四個部分,我們就從這些部分來討論如何優(yōu)化電源管理。
能量提供單元:選擇儲能高的電芯
能量提供單元從早期的鎳氫電池、鋰離子電池,到現(xiàn)在的聚合物電池,雖然實現(xiàn)了不小的進步,但隨著便攜式產(chǎn)品功能的日益豐富,仍是產(chǎn)品設計的最大短板,這也是大家競相研究電源管理的根本原因。從這個角度講,我們注重的就是在產(chǎn)品定義的初期就要盡可能多地提高電磁倉的大小,從而選擇儲能高的電芯。這是因為相同聚合物的電芯,其容量是由體積決定的。
穩(wěn)壓單元:選擇高轉(zhuǎn)換效率架構(gòu)
穩(wěn)壓單元的作用是把電池電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓,這部分對能量的消耗主要來自轉(zhuǎn)換的效率。常用的穩(wěn)壓器件是LDO和DC/DC,LDO的特點是輸出電源的紋波小,但是其效率比較低;DC/DC的特點是效率高,輸出電流大,但是紋波也大,因此穩(wěn)壓器件廠商為了滿足設計需求,競相推出高轉(zhuǎn)換效率的LDO和低紋波的DC/DC。
其實在實際的應用中,常見的一種方式就是如圖穩(wěn)壓單元所示的那種架構(gòu):DC/DC的輸入端接到電池,這樣可以獲得較高的轉(zhuǎn)換效率,LDO的輸入端接到DC/DC,這樣可以獲得紋波很小的電源,這是一種比較好的提高轉(zhuǎn)換效率的架構(gòu),手機芯片廠商和PMU廠商也是看到了這種設計需求,紛紛推出了內(nèi)置這種架構(gòu)的套片,一方面簡化了設計,提高了集成度,另一方面也簡化了電源管理的復雜度,蠶食了穩(wěn)壓器件廠商的市場。
處理器單元:手機設計公司變更余地不大
處理器單元Processor和PMU的配合是由芯片設計廠商完成的,這是電源管理的一個重要環(huán)節(jié);鑒于功能的日益增強,處理器的頻率相比以前有了很大的提升,動態(tài)的電源管理就變得十分的必要;這里,電源管理的效果要依賴于平臺廠商的設計,手機設計公司可變更的余地是不大的。
我們可以把手機分為能量提供單元,穩(wěn)壓單元,處理器、射頻單元和外設單元四個部分,我們就從這些部分來討論如何優(yōu)化電源管理。
能量提供單元:選擇儲能高的電芯
能量提供單元從早期的鎳氫電池、鋰離子電池,到現(xiàn)在的聚合物電池,雖然實現(xiàn)了不小的進步,但隨著便攜式產(chǎn)品功能的日益豐富,仍是產(chǎn)品設計的最大短板,這也是大家競相研究電源管理的根本原因。從這個角度講,我們注重的就是在產(chǎn)品定義的初期就要盡可能多地提高電磁倉的大小,從而選擇儲能高的電芯。這是因為相同聚合物的電芯,其容量是由體積決定的。
穩(wěn)壓單元:選擇高轉(zhuǎn)換效率架構(gòu)
穩(wěn)壓單元的作用是把電池電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓,這部分對能量的消耗主要來自轉(zhuǎn)換的效率。常用的穩(wěn)壓器件是LDO和DC/DC,LDO的特點是輸出電源的紋波小,但是其效率比較低;DC/DC的特點是效率高,輸出電流大,但是紋波也大,因此穩(wěn)壓器件廠商為了滿足設計需求,競相推出高轉(zhuǎn)換效率的LDO和低紋波的DC/DC。
其實在實際的應用中,常見的一種方式就是如圖穩(wěn)壓單元所示的那種架構(gòu):DC/DC的輸入端接到電池,這樣可以獲得較高的轉(zhuǎn)換效率,LDO的輸入端接到DC/DC,這樣可以獲得紋波很小的電源,這是一種比較好的提高轉(zhuǎn)換效率的架構(gòu),手機芯片廠商和PMU廠商也是看到了這種設計需求,紛紛推出了內(nèi)置這種架構(gòu)的套片,一方面簡化了設計,提高了集成度,另一方面也簡化了電源管理的復雜度,蠶食了穩(wěn)壓器件廠商的市場。
處理器單元:手機設計公司變更余地不大
處理器單元Processor和PMU的配合是由芯片設計廠商完成的,這是電源管理的一個重要環(huán)節(jié);鑒于功能的日益增強,處理器的頻率相比以前有了很大的提升,動態(tài)的電源管理就變得十分的必要;這里,電源管理的效果要依賴于平臺廠商的設計,手機設計公司可變更的余地是不大的。
射頻單元:看重PA耗流和DC/DC效率
射頻單元的主要耗能器件是PA,它直接從電池或DC/DC取電,這就要求我們提高DC/DC的效率,減少能量的損耗;還有就是選擇PA耗流相對較小的芯片設計方案,這樣,當打電話的時候可以減少耗流,如果用戶的來電比較多,其節(jié)省的能量是相當可觀的,所以在射頻單元的選取上,PA的耗流和DC/DC的效率是我們考慮的一個重要的因素。
外設單元:減少器件耗流
外設單元是我們進行電源管理的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。外設單元的能量來源有的是PMU,有的是LDO、Buck或Boost,除了前面提到的效率之外,進行合適的電路設計也是電源管理的一個重要手段,比如LCD和鍵盤背光燈的亮度,指示燈的亮度,我們的目標是在滿足用戶使用的條件下,盡可能低地減少他們的耗流,這包括增加限流電阻的阻值和控制亮度和時長兩個方面,這需要軟件和硬件協(xié)同工作,以達到最優(yōu)。
用戶:培養(yǎng)節(jié)能習慣
我們還認為電源管理也是用戶和手機的互動,也就是說用戶自己也可以參與手機的電源管理。為什么這么說呢?因為早期的手機功能相對簡單,軟件復雜度和硬件復雜度都很低,而智能手機卻不一樣,就以WindowsPocketPC來說,用戶經(jīng)過一段時間的使用后,就應該進入內(nèi)存選項關(guān)閉一些不必要的程序,比如玩過的游戲;不用的時候要讓系統(tǒng)快速進入睡眠模式;有臺式機或者筆記本時,把手機用USBcable和他們連接上充電,這時候系統(tǒng)的耗電就直接從USB取電,而不是電池,這樣一方面可以為手機充電,一方面可以延長手機電池的使用壽命,這些使用的小技巧需要用戶慢慢的養(yǎng)成,漸漸的你也可以玩轉(zhuǎn)智能手機的!
德信無線智能手機事業(yè)部 薛辰宇
聲明:本信息內(nèi)容的真實性未經(jīng)電源在線網(wǎng)證實,僅供參考。編輯:shadowhao 來源:中國電子報