智能型手機(jī)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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系統(tǒng)概述
不同的智能型手機(jī)零件有著不同的電源需求,(圖二)是行動(dòng)電話中需要電源的主要零件簡單方塊圖,例如射頻單元的壓控振蕩器（VCO）以及鎖相回路（PLL）就需要極低噪聲和很高電源拒斥比的電源,確保它們提供最高的傳送和接收效能,因此雖然線性穩(wěn)壓器的效率不高,但由于它沒有輸出漣波,所以是這類電源供應(yīng)的最佳選擇;同樣重要的是將直流轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率,還有它們的二階和三階諧波,都保持在中頻頻帶之外。
由于DSP和中央處理器的核心電壓已降至1V左右,以電感為基礎(chǔ)的高效率交換式降壓轉(zhuǎn)換器是理想選擇。至于屏幕背光照明所使用的白光二極管,其電源可來自電荷泵浦或電感式升壓／降壓轉(zhuǎn)換器。
動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整（DynamicVoltageScaling）
從圖一可看出,電源需求最高的兩顆零件是在射頻單元,分別是發(fā)射機(jī)的功率放大器和基頻處理器。隨著電話與基地臺(tái)之間的距離不同,功率放大器在通話過程中最多消耗75％的總功耗,待命模式則只有30％。采用非線性功率放大器的舊型GSM電話發(fā)射機(jī)的典型工作效率約為50％,但是WCDMA等較新標(biāo)準(zhǔn)卻同時(shí)需要振幅及相位調(diào)變,這只有工作效率在25％至35％之間的線性放大器可以提供。
除此之外,CDMA20001x手機(jī)的正?；l處理器負(fù)載需求是在60至120mA范圍,因此提供最有效率的電源給功率放大器和處理器就顯得極為重要。
動(dòng)態(tài)／可適性電壓調(diào)整技術(shù)（DVS/AVS）與高整合度組件所使用的方式很類似,它會(huì)把閉回路系統(tǒng)中的處理器和穩(wěn)壓器連結(jié)在一起,并在確保系統(tǒng)正常工作的情形下,將數(shù)字電源供應(yīng)的輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)整至最小值。功率放大器會(huì)被最佳化,使它在最大傳送功率下?lián)碛凶罡咝?。由于絕大多數(shù)手機(jī)都在基地臺(tái)附近工作,手機(jī)的無線電功能會(huì)在維持通訊質(zhì)量的前題下,將傳送功率降至最低水平。當(dāng)功率放大器在較低的功率水平下工作時(shí),它的效率會(huì)受到影響,從(圖三)可以看出,利用動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整技術(shù)來調(diào)整功率放大器的電壓,它的工作效率會(huì)增加10％至20％。
圖三功率放大器效率
數(shù)字處理器的功耗正比于電壓平方,因此中央處理器也能采用動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整技術(shù);當(dāng)中央處理器進(jìn)入待命模式或其它功能精簡模式,它就能在較低的頻率頻率下工作,此時(shí)可將處理器電壓降低,以便減少功耗,提升工作效率,延長電池壽命。
就以O(shè)MAP1510為例,假設(shè)它的電源是由TPS62200供應(yīng),并使用1安培小時(shí)的3.6V鋰離子電池輸入,其它特性包括：
●睡眠模式（TPS62200采用PFM調(diào)變）未用動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整：Vout=1.5V@300μA;效率=93％
●正常工作模式（TPS62200采用PWM調(diào)變）：Vout=1.5V@100mA;效率=96％
假設(shè)此組件95％時(shí)間處于睡眠模式,5％時(shí)間處于正常工作模式,則從輸出功率與時(shí)間的關(guān)系圖可看出,將動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整技術(shù)用于睡眠模式,電池壽命會(huì)最多延長9個(gè)小時(shí)。
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