3G手機的電源管理的設(shè)計趨勢
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3G手機不僅可以瀏覽網(wǎng)頁、發(fā)送電子郵件、拍攝數(shù)碼相片，甚至能播放視頻流。手機制造商正面臨越來越大的壓力，因為他們必須把這些功能集成進不斷縮小的體積內(nèi)，同時要讓手機維持較長的工作時間。
從圖1可以看出，不斷增多的功能促使手機需要更多不同功率水平的低電壓輸出電平。一個例子是用于圖像處理的應(yīng)用處理器，它在視頻捕獲期間需要高達360mw的功率。在滿負荷運行時，手機內(nèi)部系統(tǒng)的負載所需的峰值功率通常將超過4W。這么高的功率會很快耗盡電池的能量。影響電池運行時間的另一重要因素是電源效率和系統(tǒng)電源管理。
低電源轉(zhuǎn)換效率將導(dǎo)致發(fā)熱。這種熱量是因為電壓調(diào)節(jié)器在能量轉(zhuǎn)換過程中的功率損失而產(chǎn)生的。但手機中沒有用于冷卻的風(fēng)扇或散熱片，而只有密集封裝的印制電路板。因此沒有任何通道可讓熱量散出。這些熱量會縮短電池壽命，并降低產(chǎn)品的可靠性。
由于電壓轉(zhuǎn)換期間會產(chǎn)生熱量，業(yè)界需要重新考慮應(yīng)該采用何種穩(wěn)壓器。目前，制造商正在采用開關(guān)調(diào)節(jié)器取代簡單但低效的線性低壓降(LDO)穩(wěn)壓器，因為開關(guān)調(diào)節(jié)器具有更高的效率。
對于可滿足手機內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換需求的不同電壓穩(wěn)壓器，我們必須認真考慮它們的優(yōu)缺點(見表1)。目前有三種選擇：線性LDO穩(wěn)壓器、無電感型開關(guān)穩(wěn)壓器(亦稱為充電泵)以及傳統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓器(基于電感器) 。
開關(guān)穩(wěn)壓器可避開所有線性穩(wěn)壓器的效率缺點。通過使用低阻抗開關(guān)和磁存儲組件，開關(guān)穩(wěn)壓器的效率能達到96%，從而顯著減少轉(zhuǎn)換過程的功率損耗。由于工作在非常高的開關(guān)頻率(大于2MHz)，這可以減小外部電感和電容的尺寸。開關(guān)穩(wěn)壓器的缺點比較少，而且能夠通過良好的設(shè)計技術(shù)加以克服。
介于線性穩(wěn)壓器與傳統(tǒng)開關(guān)穩(wěn)壓器之間的是充電泵。在充電泵中，外部儲能元件是電容而不是電感。由于沒有電感，它可以減輕潛在的電磁干擾問題，以免影響敏感的RF接收器或藍牙芯片組。充電泵的缺點是有限的輸入輸出電壓比以及有限的輸出電流能力。
拍照功能引發(fā)的挑戰(zhàn)
許多3G手機都能拍照甚至傳送視頻流。不過，當(dāng)消費者開始接受這些內(nèi)置相機的手機時，他們要求擁有更高質(zhì)量的攝像能力。業(yè)界已經(jīng)準(zhǔn)備采用改進的圖像傳感器和光學(xué)系統(tǒng)，但工程師要特別關(guān)注高質(zhì)量的 “閃光” 照明。閃光燈是獲得良好攝像性能的關(guān)鍵，但當(dāng)你準(zhǔn)備在結(jié)構(gòu)緊湊的3G手機上實現(xiàn)這項功能時必須謹(jǐn)慎考慮。
對于兩百萬像素照相手機，內(nèi)置閃光燈的尺寸和性能是系統(tǒng)設(shè)計師需要考慮的兩個關(guān)鍵因素?，F(xiàn)在，閃光照明有兩種實際選擇：白光LED(發(fā)光二極管)和閃光燈。表2比較了LED與閃光燈的性能。LED的優(yōu)勢是具有連續(xù)工作能力，而且只需要低密度的支持電路。
然而，閃光燈擁有一些對高質(zhì)量攝像特別重要的特性。它的線源光輸出是點源LED的數(shù)百倍，因而可以在大范圍內(nèi)產(chǎn)生密集且容易發(fā)散的光線。此外，閃光燈的色溫是5500°K至6000°K，這非常接近自然光，從而消除了白光LED在藍光峰值輸出時所需的色彩校正。
大多數(shù)設(shè)計師希望擁有氙閃光燈的性能，但他們必須保證電路尺寸和復(fù)雜度不會對方案的具體實現(xiàn)造成負面影響。要更好地理解與此任務(wù)相關(guān)的設(shè)計困難，設(shè)計師必須仔細考慮閃光燈的物理尺寸和操作以及為了確保它安全、正確地工作所需的支持電路。
閃光燈及其支持電路
閃光燈通常是一個充滿氙氣的圓柱形玻璃管，其陽極與陰極都直接與氙氣接觸，而沿?zé)艄芡獗砻娣植嫉挠|發(fā)電極則不與氙氣接觸。氣體擊穿電壓一般是在幾千伏范圍內(nèi)。一旦發(fā)生擊穿，燈阻抗會下降到1W以下，此時流過擊穿氣體的高電流就會產(chǎn)生強烈的可見光。
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