EPS的節(jié)能“改革”方案

　　3.1 PowerWise技術(shù)降低能耗

　　新—代的節(jié)能技術(shù)側(cè)重于調(diào)節(jié)處理器的頻率及電壓以降低能耗。

　　對(duì)于以電池供電的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，究竟系統(tǒng)能否長(zhǎng)時(shí)間處于開(kāi)啟狀念，取決于其能耗的大小。單單降低其頻率只會(huì)減少具平均功耗：但不會(huì)減少某一計(jì)算上作所需耗用的能源。系統(tǒng)電壓必須調(diào)低，才可真正叫節(jié)省能源。動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVS）及自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)（AVS）這兩種電源管理技術(shù)都可降低系統(tǒng)電壓。

　　3.1.1 自適應(yīng)電壓調(diào)整技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

　　用于跟蹤系統(tǒng)處理器的性能變化的嵌入式自適應(yīng)電源控制器（APC）作出自適應(yīng)電壓調(diào)整。APC通過(guò)一個(gè)PowerWise高速低電源接口將系統(tǒng)處理器的性能（頻率）、溫度和處理變化準(zhǔn)確地傳遞給外部適應(yīng)電源管理芯片。然后，該電源管理單元根據(jù)性能需求自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)處理器的供給電壓。以前的電壓調(diào)整方案都是開(kāi)環(huán)回路。CPU控制在頻率/電壓檢查表中維護(hù)的電壓，通過(guò)一個(gè)專用接口和電源管理電路來(lái)提供電壓。檢查表中的值是否是假與最糟糕的情況底下的值。自適應(yīng)電壓調(diào)整減輕了CPU干擾并降低了閉環(huán)回路方式的壓。PowerWise技術(shù)提供的自適應(yīng)電源管理與ARM的Intelligent Energy Manager提供的準(zhǔn)確動(dòng)態(tài)性能設(shè)置相結(jié)合，提供了空前理想的結(jié)果。

　　3.1.2 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVS）技術(shù)

　　對(duì)成不同的組合，調(diào)節(jié)時(shí)便根據(jù)實(shí)際需要挑選最適用的電壓/頻率組合。己可提供多款電源管理集成電路PMIC，其中包括可支持DVS模式的LP3906、LP3907，以及可支持DVS和AVS兩種模式的LP5550、P5551及LP5552。動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVS）技術(shù)可以節(jié)省耗電及能源，還為供電電壓預(yù)留一些額外的空間，以支持不同上藝及溫度的系統(tǒng)，這個(gè)預(yù)留的額外中間雖然足以應(yīng)付最環(huán)的情況，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)便會(huì)浪費(fèi)較多耗電。我們只要關(guān)閉系統(tǒng)的電源供應(yīng)環(huán)路，控制環(huán)路便可靈活調(diào)節(jié)操作電壓，并將之降至最低，以便盡量節(jié)省能源。PowerWise技術(shù)便是利用這個(gè)方法節(jié)能。

　　3.2 PowerWise特征

　　PowerWise接口（PW）可以支持智能的能源管理系統(tǒng)PowerWise是一種針對(duì)系統(tǒng)整體需要的能源管理技術(shù)，確保以電池供電的電子產(chǎn)品可利用自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)（AVS）技術(shù)以及控制不同狀態(tài)的切換。PowerWise技術(shù)采用閉環(huán)AVS系統(tǒng)搭配高速的串行電源管理總線，確保處理器無(wú)論在任何時(shí)候，以任何頻率操作，都可采用最低的電壓，以便將動(dòng)態(tài)能耗降至最低。

　　PowcrWise技術(shù)也可為處理器的電位阱提供偏壓。由于供電電壓Vdd已調(diào)低：以減少動(dòng)態(tài)損耗，晶體管的閾值電壓也必須調(diào)低，以確保驅(qū)動(dòng)電壓可以保持在較高的水平，但缺點(diǎn)是漏電與靜態(tài)功率損耗會(huì)增加。我們只要為電位阱提供反向偏壓，漏電便會(huì)減少。此外，以同—供電電壓（Vdd）為例來(lái)說(shuō)，我們也叫為電位阱提供正向偏壓，以提高驅(qū)動(dòng)電壓。

　　可以支持PowcrWise閉環(huán)AVS功能的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)配置必須有以下的基本元件：內(nèi)置于處理器之內(nèi)的先進(jìn)電源控制器、設(shè)有PWI從屬器的電源管理集成電路，以及將兩者連接一起的雙線PWI串行總線。電源管理集成電路負(fù)責(zé)為處理器提供個(gè)同的電壓，電壓大小則由先進(jìn)電源控制器內(nèi)的PWI主控器負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)，辨法是由主控器將有關(guān)的命令傳往PWI從屬器，再由相關(guān)的電路進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　先進(jìn)電源控制揣負(fù)責(zé)接收主處理脂的命令，為電壓控制過(guò)程提供一個(gè)不受處理器影響的操作環(huán)境，以及實(shí)時(shí)跟蹤邏輯電路的操作速度。先進(jìn)電源控制器永遠(yuǎn)處于戒備狀態(tài)，不斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一切參數(shù)，例如，系統(tǒng)溫度、負(fù)載、瞬態(tài)、工藝及其他有關(guān)的變動(dòng)都會(huì)受到監(jiān)測(cè)？每當(dāng)先進(jìn)電源控制器收到有關(guān)頻率即將轉(zhuǎn)變的消息，便會(huì)先行作出研判，以確定若以新頻率操作，系統(tǒng)最少需要多少供電才叫可穩(wěn)定操作。整個(gè)過(guò)程由閉環(huán)電路負(fù)責(zé)監(jiān)控，例如先進(jìn)電源控制器先將電電調(diào)節(jié)命令經(jīng)由PWI接口傳送到PWI從屬器，然后再由伺服裝置將電壓調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)乃健?/font>

　　圖3為典型的利用PowcrWise技術(shù)降低耗能的芯片LP5552所具結(jié)構(gòu)示意框圖。其技術(shù)參數(shù)如下。

　　LP5552輸出數(shù)目為7。輸出電壓及電流有：2個(gè)降壓穩(wěn)壓器為0.8v to 1.235v輸出電壓，800mA的輸出電流；5個(gè)降壓穩(wěn)壓器為0.8v to 3.3v輸出電壓，高達(dá)250mA的輸出電流。

　　輸入電壓范圍為2.7V至4.8V。接口為PWl 2.0。封裝為micro SMD-38。

　　3.3 PowerWise技術(shù)應(yīng)用

　　PowerWise技術(shù)是先進(jìn)的能源管理解決方案，主要針對(duì)當(dāng)前和未來(lái)受能源所限制的數(shù)字設(shè)備，適用于雙內(nèi)核處理器、手機(jī)、便攜式收音機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、以電池供電的電子產(chǎn)品以及便攜式設(shè)備?？蓪?shù)字處理器的能耗降低70%，從而延長(zhǎng)電池壽命、支持更多功能和改善使用者的體驗(yàn)。PowerWise采用自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)（AVS）和閾值電壓調(diào)節(jié)等技術(shù)，將數(shù)字邏輯集成電路的工作和泄漏功耗自動(dòng)降至最低，同時(shí)保持最小的系統(tǒng)開(kāi)銷。

　　PowerWise技術(shù)提供在單芯片系統(tǒng)和支持組件之間的一種優(yōu)化的閉環(huán)回路，而無(wú)需CPU干涉。嵌入式PowerWise技術(shù)因?yàn)榭梢院铣?，所以可不受處理器影響?/font>

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　除上述選擇節(jié)能芯片和利用利用智能電源管理技術(shù)節(jié)省能源二個(gè)方面之外，需指出的是對(duì)于下不同類型的產(chǎn)品其節(jié)能技術(shù)方式也有所不同。而電源排序技術(shù)的應(yīng)用也是一種較為理想之方案。因?yàn)樵诤芏啻蠊β氏到y(tǒng)中，空間和冷卻系統(tǒng)的成本都很高。因此，就任何POL轉(zhuǎn)換器而言，做到緊湊、高效率并具有低靜態(tài)電流以滿足新的“綠色”標(biāo)準(zhǔn)都是極端重要的。另外，很多微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）都需要一個(gè)內(nèi)核電源和一個(gè)輸入/輸出（1/（））電源，這些電源在啟動(dòng)時(shí)必須排序。設(shè)計(jì)人員必須考慮加電和斷電操作時(shí)內(nèi)核和I/O電壓源的相對(duì)電壓和時(shí)序，以符合制造商的性能規(guī)格要求。沒(méi)有恰當(dāng)?shù)碾娫磁判?，就可能出現(xiàn)閉鎖或過(guò)大的電流消耗，這有可能導(dǎo)致微處理器I/O端口損壞，或存儲(chǔ)器、可編程邏輯器件（PLD）、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等支持性器件的I/O端口損壞。