為你的智能續(xù)航 最新電源管理技術

智能手機、平板電腦和超級本等移動消費類設備面臨著提供豐富、多樣化和即時的網絡多媒體體驗等不斷增長的需求。系統設計中從屏幕和外設（如收音機、照相機和數據接口）到應用處理器，每個部分幾乎都會發(fā)生變化。這些變化對電源管理功能的實現產生了重大影響，除了需要管理整個系統的電源，還需要提高電源的效率以實現更長的電池續(xù)航時間。

　　例如，當今最受歡迎的移動設備都配有多個攝像頭，包括前置和后置攝像頭，一些還可以支持3D攝影和錄像，在一些情況下分辨率可高達4100萬像素。目前，為了實現更好的視覺體驗，大屏幕尺寸正越來越流行，同時伴隨著電容式多點觸控功能的運用，以及在一些最先進的款式中還趨向于配備有3D功能的屏幕。

　　就無線連接而言，除了GSM、藍牙、Wi-Fi和GPS外，使用近距離無線通信（NFC）技術進行移動支付的新應用增加了更多的射頻（RF）連接。如今的平板電腦和智能手機用戶也在期待高質量的通話效果，即更響亮和更高品質的揚聲器性能、高品質麥克風以及高清晰度音頻回放。此外，像社交網絡和移動網頁瀏覽等應用程序的普及，意味著用戶也在通過3G及4G LTE不斷得到更大的數據帶寬。

　　深入到用戶從未見過的內部系統，應用處理器僅僅在一兩年時間內已從單核發(fā)展到雙核，甚至到目前的四核配置，目的是為了處理越來越多樣化和高性能的功能。一些最新的多核應用處理器系列也集成了額外的外設，如DRAM控制器及ARM Neon這樣的媒體/圖像協處理器。

　　當今的移動處理器平臺中可見到的外設及處理器內核的數量在不斷增多，這也推動了對日益復雜的電源管理功能的需求。電源管理也必須能夠處理更加復雜的充電場景，至少能夠滿足當今用戶對其設備充電時最可能的充電方式，如電腦USB接口、車載充電器以及常規(guī)的交流電源充電器。

　　多核處理器的影響

　　圖1說明了各種智能手機中電源管理的子系統。為了給這些子系統供電，電源管理IC必須帶有足夠的降壓或升壓轉換器和低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO），同時還需滿足上電和斷電時序、高精度耗電計量等需求，為用戶提供預計的剩余電池續(xù)航時間。由于多內核架構中時序要求非常關鍵，上電和斷電控制對應用處理器尤為重要。智能電源管理還需要處理數量不斷增多的傳感器，以支持諸如背光源調光、相機手勢識別、導航和接近探測等各項功能。

　　圖1：在現今移動設備中越來越復雜的電源管理功能。

　　在處理器架構從單核過渡到雙核架構時，電源管理設計通常傾向于采用同一個電源域同時為兩個內核供電。隨著四核處理器的出現，每個處理器內核分別由單個穩(wěn)壓器的電源域獨立供電，可使系統設計人員更加靈活地去控制每個內核的供電。處理器中的每個內核可以被單獨地關斷，并且每個穩(wěn)壓器可以合理地降低到一個較小的、滿足最壞情況需求的電流。

去集成的電源管理

　　多核應用處理器的低納米工藝技術正對電源管理的實現方式產生深遠的影響。在2G手機這樣的較早期平臺中，基帶、應用處理器和電源管理芯片（PMIC）通常集成在同一塊芯片之中。這在應用處理器采用更低納米技術工藝制造時已變得不再可能，因為縮小工藝尺寸則要求較低的工作電壓。在采用CMOS工藝的芯片中，更小的器件尺寸降低了所能承受需要的最大電壓。圖2說明了半導體工藝幾何尺寸降低與內核和I/O承受電壓之間的關系，并將這些電壓與電池最大電壓作了比較。

　　圖2：低納米工藝無法在電池電壓下支持電源管理功能。