智能型手机电源系统设计
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系统概述
不同的智能型手机零件有着不同的电源需求,(图二)是行动电话中需要电源的主要零件简单方块图,例如射频单元的压控振荡器（VCO）以及锁相回路（PLL）就需要极低噪声和很高电源拒斥比的电源,确保它们提供最高的传送和接收效能,因此虽然线性稳压器的效率不高,但由于它没有输出涟波,所以是这类电源供应的最佳选择;同样重要的是将直流转换器的开关频率,还有它们的二阶和三阶谐波,都保持在中频频带之外。
由于DSP和中央处理器的核心电压已降至1V左右,以电感为基础的高效率交换式降压转换器是理想选择。至于屏幕背光照明所使用的白光二极管,其电源可来自电荷泵浦或电感式升压／降压转换器。
动态电压调整（DynamicVoltageScaling）
从图一可看出,电源需求最高的两颗零件是在射频单元,分别是发射机的功率放大器和基频处理器。随着电话与基地台之间的距离不同,功率放大器在通话过程中最多消耗75％的总功耗,待命模式则只有30％。采用非线性功率放大器的旧型GSM电话发射机的典型工作效率约为50％,但是WCDMA等较新标准却同时需要振幅及相位调变,这只有工作效率在25％至35％之间的线性放大器可以提供。
除此之外,CDMA20001x手机的正常基频处理器负载需求是在60至120mA范围,因此提供最有效率的电源给功率放大器和处理器就显得极为重要。
动态／可适性电压调整技术（DVS/AVS）与高整合度组件所使用的方式很类似,它会把闭回路系统中的处理器和稳压器连结在一起,并在确保系统正常工作的情形下,将数字电源供应的输出电压动态调整至最小值。功率放大器会被最佳化,使它在最大传送功率下拥有最高效率。由于绝大多数手机都在基地台附近工作,手机的无线电功能会在维持通讯质量的前题下,将传送功率降至最低水平。当功率放大器在较低的功率水平下工作时,它的效率会受到影响,从(图三)可以看出,利用动态电压调整技术来调整功率放大器的电压,它的工作效率会增加10％至20％。
图三功率放大器效率
数字处理器的功耗正比于电压平方,因此中央处理器也能采用动态电压调整技术;当中央处理器进入待命模式或其它功能精简模式,它就能在较低的频率频率下工作,此时可将处理器电压降低,以便减少功耗,提升工作效率,延长电池寿命。
就以OMAP1510为例,假设它的电源是由TPS62200供应,并使用1安培小时的3.6V锂离子电池输入,其它特性包括：
●睡眠模式（TPS62200采用PFM调变）未用动态电压调整：Vout=1.5V@300µA;效率=93％
●正常工作模式（TPS62200采用PWM调变）：Vout=1.5V@100mA;效率=96％
假设此组件95％时间处于睡眠模式,5％时间处于正常工作模式,则从输出功率与时间的关系图可看出,将动态电压调整技术用于睡眠模式,电池寿命会最多延长9个小时。
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