便攜產品設計五大懸疑(圖)
懸疑五:多功能 VS 電源管理
電源是所有便攜式產品提供豐富體驗的源泉,對于豐富多彩的便攜式產品,電源管理技術如何為多個功能提供充足的電能?這便是18日研討會的主要議題。來自TI、ST、Fairchild、英飛凌、日本SII精工和中電器材深圳公司的專家從器件、技術和電池3個層面進行了闡述。
在電源管理器件層面,英飛凌科技系統應用工程師鄭國青指出要支持便攜式產品多樣的功能,提高開關電源的效率是重點,他介紹了英飛凌最新的OptiMOS3產品,該產品采用獨特的溝道和封裝技術,將MOSFET的導通電阻降到全球最低的水平。
圖17 OptiMOSFET采用獨特的封裝技術
他指出,優值系數FOM(以導通電阻乘以柵極電荷)是衡量MOSFET效率的關鍵參數,英飛凌MOSFET的FOM可以達到業界最低的水平。
圖18 OptisMOS3的FOM比較
除此以外,英飛凌還從IR公司獲得了DirectFET的授權,并命名為CanPAK封裝,該封裝能使MOSFET散熱性能更好。
圖19 CanPAK有更低的熱阻
來自意法半導體的應用工程師邢現鋒則介紹了ST專門針對UMPC的電源管理芯片PM6641,它可以提供數組高精度電源。
圖20 ST的PM6641專門針對UMPC等便攜式產品開發
該芯片的特點是集成度高,用于DDR2/3 (VDDQ)和芯片組電源的3路獨立,可調節,異相降壓開關電源;快速反應, 恒定頻率, 峰值電流??刂?;獨立的’電源良好’信號;所有輸出都配備主動軟終止電路等。
在技術層面,來自TI的系統工程師孟祥浩介紹了TI在針對便攜式產品電源管理技術上的一些新成果。他指出經過研究,TI發現背光消耗了便攜式產品的主要電量,主要原因是背光源尺寸越來越大,背光源需要一直工作和許多操作需要更高亮度例如GPS。針對這些特點,他提出了如下的解決方案:
1、 環境亮度的檢測功能?D?D這樣可以節約功耗并提高閱讀舒適度。
圖21 環境光亮度檢測可以降低功耗
2、 動態亮度調節?D?D就是根據通過圖象的不同來調整背光的亮度。假設這張圖片的雪景比較多,那背光的亮度就要天得偏亮一些。但是以夜景為基調的圖片里,可以背光就要調得偏暗一些,這樣整個功率損耗比較小,同樣顯示的對比度效果也會比較高。
圖22 動態背光調節技術也可以降低功耗
可以通過如下電路實現上述功能。
圖23 具體實現電路
來自飛兆半導體公司的技術行銷經理曹巍介紹了用在手機設計中的電平轉換器及串化/解串器技術,他認為該技術和以手機為代表的便攜式產品的電源效率和待機時間有很大的關系。他指出人們都希望手機的待機電源要小于1毫安,但實際上工作的時候經常有超標的現象,這就是電平不匹配造成的。他介紹的第一類的器件就是電平轉換器,可以將兩種不同邏輯的電壓的高或低統一起來,防止系統產生漏電。
圖24 電平轉換應用實例
另一類就是針對高速傳輸的串化/解串器,它的作用是把并行的數據線減少為幾根串行線,這樣做一可以將機械的可行性提高,二是擁有比較高的抗干擾能力,可以消除EMI。
圖25 串化/解串器應用的好處
在電池層面,來自日本SII精工電子有限公司的張煒介紹了該公司的多節鋰電池保護的解決方案,他指出目前目前對于多節鋰電的電路保護一般是采用單芯片和集聯方式兩種。單芯片就是用一顆芯片來對應所有的電芯,這種方式的好處是構成很簡單,但它有一個致命的缺點就是對應的電池的數目不夠靈活,而集聯方式則造成了外圍電路過于復雜。
圖26 目前的電池保護示例
他指出精工提出的多節鋰電的保護方案S-8204綜合了上述保護的優點,不但電路簡單,而且解決了耐壓問題。
圖27 精工的解決方案特點
評論