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智能手机电源管理优化六要素

http://www.sina.com.cn 2007年09月25日 13:18  中国电子报

  德信无线智能手机事业部 薛辰宇

  随着手机功能的日益增强,要实现手机的“all day running(不间断工作)”,对于手机设计者来说是一个严峻的挑战。国内手机设计公司如何应对这个挑战?下面我们就以Windows Mobile系统的智能手机进行简要的介绍。

  我们可以把手机分为能量提供单元,稳压单元,处理器、射频单元和外设单元四个部分,我们就从这些部分来讨论如何优化电源管理。

  能量提供单元:选择储能高的电芯

  能量提供单元从早期的镍氢电池、锂离子电池,到现在的聚合物电池,虽然实现了不小的进步,但随着便携式产品功能的日益丰富,仍是产品设计的最大短板,这也是大家竞相研究电源管理的根本原因。从这个角度讲,我们注重的就是在产品定义的初期就要尽可能多地提高电磁仓的大小,从而选择储能高的电芯。这是因为相同聚合物的电芯,其容量是由体积决定的。

  稳压单元:选择高转换效率架构

  稳压单元的作用是把电池电压转换为稳定的直流电压,这部分对能量的消耗主要来自转换的效率。常用的稳压器件是LDO和DC/DC,LDO的特点是输出电源的纹波小,但是其效率比较低;DC/DC的特点是效率高,输出电流大,但是纹波也大,因此稳压器件厂商为了满足设计需求,竞相推出高转换效率的LDO和低纹波的DC/DC。

  其实在实际的应用中,常见的一种方式就是如图稳压单元所示的那种架构:DC/DC的输入端接到电池,这样可以获得较高的转换效率,LDO的输入端接到DC/DC,这样可以获得纹波很小的电源,这是一种比较好的提高转换效率的架构,手机芯片厂商和PMU厂商也是看到了这种设计需求,纷纷推出了内置这种架构的套片,一方面简化了设计,提高了集成度,另一方面也简化了电源管理的复杂度,蚕食了稳压器件厂商的市场。

  处理器单元:手机设计公司变更余地不大

  处理器单元Processor和PMU的配合是由芯片设计厂商完成的,这是电源管理的一个重要环节;鉴于功能的日益增强,处理器的频率相比以前有了很大的提升,动态的电源管理就变得十分的必要;这里,电源管理的效果要依赖于平台厂商的设计,手机设计公司可变更的余地是不大的。

  射频单元:看重PA耗流和DC/DC效率

  射频单元的主要耗能器件是PA,它直接从电池或DC/DC取电,这就要求我们提高DC/DC的效率,减少能量的损耗;还有就是选择PA耗流相对较小的芯片设计方案,这样,当打电话的时候可以减少耗流,如果用户的来电比较多,其节省的能量是相当可观的,所以在射频单元的选取上,PA的耗流和DC/DC的效率是我们考虑的一个重要的因素。

  外设单元:减少器件耗流

  外设单元是我们进行电源管理的一个关键环节。外设单元的能量来源有的是PMU,有的是LDO、Buck或Boost,除了前面提到的效率之外,进行合适的电路设计也是电源管理的一个重要手段,比如LCD和键盘背光灯的亮度,指示灯的亮度,我们的目标是在满足用户使用的条件下,尽可能低地减少他们的耗流,这包括增加限流电阻的阻值和控制亮度和时长两个方面,这需要软件和硬件协同工作,以达到最优。

  用户:培养节能习惯

  我们还认为电源管理也是用户和手机的互动,也就是说用户自己也可以参与手机的电源管理。为什么这么说呢?因为早期的手机功能相对简单,软件复杂度和硬件复杂度都很低,而

智能手机却不一样,就以Windows Pocket PC来说,用户经过一段时间的使用后,就应该进入内存选项关闭一些不必要的程序,比如玩过的游戏;不用的时候要让系统快速进入睡眠模式;有台式机或者笔记本时,把手机用USB cable和他们连接上充电,这时候系统的耗电就直接从USB取电,而不是电池,这样一方面可以为手机充电,一方面可以延长手机电池的使用寿命,这些使用的小技巧需要用户慢慢的养成,渐渐的你也可以玩转智能手机的!

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