突破電源管理瓶頸，國(guó)半推出新電源控制器

2004年10月B版

隨著手機(jī)等便攜式產(chǎn)品功能的增多，在電池供電技術(shù)沒(méi)有突破性進(jìn)展的條件下，如何保持這些產(chǎn)品具有較長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間已經(jīng)成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師頭疼的一大難題。一些高端的便攜式產(chǎn)品雖然仍稱(chēng)做手機(jī)，但一些產(chǎn)品已經(jīng)將PDA、掌上電腦(Pocket PC)、照相機(jī)、MP3、藍(lán)牙（Bluetooth）等功能，下一代手機(jī)甚至具有視頻功能，不僅可以收看電視節(jié)目，也可以利用手機(jī)進(jìn)行類(lèi)似視頻電話等活動(dòng)。

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體便攜式設(shè)備電源管理部亞太區(qū)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理 羅振輝

如此眾多的功能集成在一起，向有限的電池供電技術(shù)提出更為嚴(yán)格的挑戰(zhàn)。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體(National Semiconductor)便攜式設(shè)備電源管理部亞太區(qū)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理羅振輝先生認(rèn)為，便攜式電子產(chǎn)品功能融合的趨勢(shì)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來(lái)很多挑戰(zhàn)。一是芯片組的體積必須越來(lái)越小巧，而組合一起的不同芯片必須能互補(bǔ)長(zhǎng)短，以便產(chǎn)生相輔相成的作用。二是新的負(fù)載能否獲得足夠的供電，而問(wèn)題的關(guān)鍵在于便攜式電子產(chǎn)品是否采用先進(jìn)的電源管理技術(shù)。他介紹說(shuō)，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司最近推出基于PowerWise技術(shù)開(kāi)發(fā)的先進(jìn)電源控制器（APC），據(jù)稱(chēng)可以計(jì)算出負(fù)載所實(shí)際需要的耗電量，并將這個(gè)耗電量通知電源，使電源可以按照負(fù)載的實(shí)際用電需要為其提供最適合的供電量，避免過(guò)量供電轉(zhuǎn)化為熱能浪費(fèi)掉。據(jù)稱(chēng)這種技術(shù)可確保便攜式產(chǎn)品無(wú)論添加多少功能，都可使系統(tǒng)的電池壽命基本不受影響。
PowerWise技術(shù)是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司和ARM公司去年10月攜手推出的一種開(kāi)放式的電源管理接口技術(shù)，目標(biāo)是為不同硬件提供一個(gè)互連標(biāo)準(zhǔn)，使更多廠商可以利用這些先進(jìn)的電源管理解決方案開(kāi)發(fā)新一代的便攜式電子產(chǎn)品。該標(biāo)準(zhǔn)據(jù)稱(chēng)已經(jīng)得到英特爾 (Intel) 公司、三星電子公司（Samsung Electronics）等支持。去年11月，著名IP供應(yīng)商Artisan 公司也宣布加入PowerWise開(kāi)發(fā)計(jì)劃。
PowerWise 接口是一種雙導(dǎo)線的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，確保系統(tǒng)芯片 (SoC) 處理器系統(tǒng)的內(nèi)置電源控制器可以通過(guò)這個(gè)接口連接電源管理集成電路 (PMIC) 的穩(wěn)壓系統(tǒng)，以便系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師可以靈活調(diào)節(jié)數(shù)字處理器的供電電壓及閾值電壓。PowerWise 接口標(biāo)準(zhǔn)除了對(duì)接口從屬器的功能作出詳細(xì)的規(guī)定之外，也規(guī)定 PowerWise 接口主控器與從屬器之間的資料傳送方式，例如操作狀態(tài)、物理接口、寄存器集、指令集、以及數(shù)據(jù)傳送協(xié)議等均有具體的規(guī)定。PowerWise 接口指令集包括電源管理集成電路狀態(tài)控制、寄存器讀取、寄存器寫(xiě)入以及電壓調(diào)節(jié)等指令。此外，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)更規(guī)定 PowerWise 接口從屬器必須設(shè)有可供用戶(hù)設(shè)定的寄存器。
據(jù)稱(chēng)這款采用 PowerWise技術(shù)的先進(jìn)電源控制器集成了美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的高效電源管理電路及 ARM 公司的智能能源管理技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是可以減少處理器核心的功耗達(dá) 75%。據(jù)介紹，智能能源管理技術(shù)采用先進(jìn)的算法，確保系統(tǒng)可以因應(yīng)處理器的工作量調(diào)節(jié)用電量，以便兩者取得適當(dāng)?shù)钠胶猓瑫r(shí)也保證系統(tǒng)的快速反應(yīng)。智能能源管理技術(shù)的軟件部分可與便攜式設(shè)備的操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序互相支持，以便靈活預(yù)測(cè)中央處理器要執(zhí)行的工作任務(wù)，使系統(tǒng)性能滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。ARM 智能能源控制器的宏單元便根據(jù)某一系統(tǒng)芯片所要求的數(shù)據(jù)處理量，決定中央處理器的最佳工作頻率。此外，智能能源控制器可與片上時(shí)鐘管理單元互相支持，共同調(diào)控時(shí)鐘頻率的轉(zhuǎn)變及先進(jìn)電源控制器的宏單元，以便靈活設(shè)定所需的最低供電電壓，確保外接的電源管理芯片可以按照要求提供所需的電源供應(yīng)。
市場(chǎng)分析公司Instat-MDR 首席分析師 Max Baron 認(rèn)為：“美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的 PowerWise 技術(shù)以及 ARM 公司的智能能源管理技術(shù)可以按照系統(tǒng)芯片的工作量靈活調(diào)節(jié)所需的最低電壓及頻率，藉此節(jié)省系統(tǒng)芯片的功耗。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體及 ARM 公司的這些技術(shù)適用于不同的半導(dǎo)體制造工藝及溫度，這一點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)樗麄兛梢詫?zhuān)注于電源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確保多功能移動(dòng)電話及其他便攜式電子產(chǎn)品有較長(zhǎng)的電池壽命。”
美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司表示，移動(dòng)設(shè)備廠商只要采用該款先進(jìn)電源控制器技術(shù)，便可放心為手機(jī)產(chǎn)品添加更多增值功能。該公司稱(chēng)無(wú)論添加多少功能，先進(jìn)電源控制器都可確保系統(tǒng)的電池壽命不會(huì)受到影響。手機(jī)廠商如果在新一代產(chǎn)品之中使用這項(xiàng)創(chuàng)新的技術(shù)，需要取得 ARM 公司的授權(quán)。■