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多媒体智能手机的电源管理设计

作者:时间:2010-09-29来源:网络收藏


压差线性稳压器LDO减少音频功耗

各种音讯功能,如MP3播放、多和弦铃声和FM广播…等功能,都会增加功耗。因此如何让音讯电路最佳化达到低功耗,成为延长电池时间的重要问题。

而改善音讯耗电能方法,音讯组件多要求具备较好的噪声抑制、低工作电压、高功效性能。目前一般最常见采用压差线性稳压器(Low Dropout regulator;LDO)来抑制噪声(PSRR)。线性调压是最常见且最易应用的电压调整方式,其优点是封装体积小、外部组件少,利于电路面积有限的手持装置

LDO是电路板上常见的直流转换组件,LDO都是高电压转低电压工,作原理是类似像分压原理,其脚位少、可以过滤噪声。但LDO虽然是低转换电压,功耗相当低,但仍有部分电力耗损,如果音频放大器能够提高到超过60dB,就不需要应用上LDO,可以降低音频电路功耗。



图 奥地利微电子推出200mA微型超低压降稳压器AS1369,仅占1mm2 PCB空间,适合移动电话与PDA…等空间有限装置。AS1369 LDO可实现性能提升,延长电池寿命。

DC/DC转换器产品 可减少LDO需求

IC选择中,终端市场对产品尺寸及电源转换效率要求日益严苛,因此属于低成本但效率较差的LDO线性稳压器,渐受到电源转换效率较好,但设计和成本门坎较高的交换式稳压器(Switching Regulator)威胁,例如直流转直流转换器(DC/DC Converter)市场的冲击与威胁,造成LDO量缩,甚至因此导致价格下跌,价格竞争压力,让不少电源IC业者转投入DC/DC电源产品研发。

高频率的DC/DC转换器,可让系统周边仅须搭配很小的电感或电容即可,进而缩减电路板面积,当手机与数字相机(DSC)朝轻薄设计发展,势必要减少系统对于单颗LDO需求。因此,使用单组LDO的机率就愈低,不少厂商都转向投入DC/DC转换器研发,包括以经营LDO为主的安茂微电子,也正全力投入DC/DC转换器开发。

整合电源芯片趋势

1.低阶手机基频芯片整合PMU

PMU主要是用于解决手机内部电源问题,发展PMU的主要目标,即是为手机做有效节电,以避免效率转换损失。目前低阶手机芯片的核心主轴基频芯片,已朝整合PMU电源管理模式发展,由于基频芯片整合PMU可节省手机空间,PMU可具不占空间以及高整合性优势,让厂商致力于发展基频芯片整合PMU方案。

2.高阶手机应用处理器整合PMU

而高阶手机部分,如3G型手机配备影像、无线传输功能设计,其应用处理器耗电量更大,因此就必须发展专用、整合型PMU,以降低应用处理器耗电量。例如,意法半导体就整合了USB OTG高速(High Speed)与音讯编/译码(Audio Codec),因应型手机对音讯的精致度要求,让手机具快速数据传输功能。而美国国家半导体,也针对LED发展出高整合度照明管理单元(Lighting Management Unit;LMU)可解决LED耗电速度快的问题。

另外,电源管理芯片朝客制化发展,将成为未来趋势,为提高PMU使用弹性、扩大应用空间,针对某类型市场或处理器平台,开发出客制化规格,才能创造出业者的市场竞争力。例如德州仪器针对三星的应用处理器,便推出了专属PMU解决方案,希望通过提供客制化的PMU产品服务,积极开发类型(Catalog)PMU,提高产品市占率。

而意法半导体量产的整合型PMU,则是采模块化策略,尽可能整合高阶手机必要功能,如客户有提出某项功能不合适,只需将该功能关闭继续保留其它功能,满足不同客户对手机定位的要求。



图 美国国家半导体高整合度灯光管理单元(LMU),内建高电压升压转换器及可程序恒流驱动器,可以控制显示器背光系统内高达20个串联发光二极管,以及驱动设于小键盘和相机闪光灯内的发光二极管与红绿蓝 (RGB)光发光二极管。


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