一种智能手机的低功率损耗设计方案

2.4 电源供给电路
由于使用双CPU架构外设很多
需要很多种电源
仅以主CPU来说
就需要1.3V、2.4V和2.8V电压
因此需要很多电压变化单元
通常
有以下几种电压变换方式:线性调节器;DC/DC;LDO(低漏失调节器)
其中LDO本质上是一种线性稳压器
主要用于压差较小的场合
所以将其合并为线性稳压器
线性稳压器的特点是电路结构简单所需元件数量少
输入和输出压差可以很大
但其致命弱点是效率低、功耗高
其效率η完全取决于输出电压大小
DC/DC电路的特点是效率高、升降压灵活缺点是电路相对复杂
纹波噪声干扰较大
体积也相对较大
价格也比线性稳压高
对于升压
只能使用DC/DC
因此
在设计中
对于电源纹波噪音要求不严的情况
都是使用DC/DC的电压转换器件
这样可以有效地节约能量
降低智能手机的功耗
2.5 LED灯的控制
智能手机电路中键盘和LCD背光灯工作时会消耗大量能量
例如本文架构中使用的LCD
其背光灯电气要求如下:正向电流典型值为15 mA
正向电压典型值为14.4 V
背光灯消耗功率典型值为216 mW
由此可以看出在正常工作时
LCD背景LED灯功耗非常大
因此
在设计中
必须降低LED灯的功耗
可以通过以下方法:
a)在LED灯回路中短接一个小电阻改变阻值
用来控制LED灯工作时的电流
b)利用人眼的迟滞效应使用PWM(脉宽调制)信号来控制LED灯的开关
在主CPU中通过配置寄存器GPCON_U、GPCON_L可以把GPIO20一GPIO23和GPIO2-GPlO5配置成PWM信号输出
再配置内部相应的寄存器
控制PWM输出信号的频率和占空比
作为控制引脚来控制LED背光灯
以此来降低LCD背光灯的功耗
c)在手机图形界面上提供一个调节背光灯亮度的界面让用户在系统设置的LED灯亮度基础上
进一步调节背关灯的亮度
这样
既增加了手机使用的灵活性
又进一步降低了手机的功耗
2.6 无线Modem部分的控制
如图1所示智能手机的硬件体系结构采用双CPU架构
无线Modem作为主CPU的一个外设
与主CPU芯片的其他外设相比
具有其特殊性
例如当智能手机处于睡眠模式时
可以直接关闭LCD、摄像机等外设的供电电源
而无线Modem不行
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