便攜產(chǎn)品設(shè)計(jì)五大懸疑(圖)

懸疑五：多功能 VS 電源管理

電源是所有便攜式產(chǎn)品提供豐富體驗(yàn)的源泉，對(duì)于豐富多彩的便攜式產(chǎn)品，電源管理技術(shù)如何為多個(gè)功能提供充足的電能？這便是18日研討會(huì)的主要議題。來自TI、ST、Fairchild、英飛凌、日本SII精工和中電器材深圳公司的專家從器件、技術(shù)和電池3個(gè)層面進(jìn)行了闡述。

在電源管理器件層面，英飛凌科技系統(tǒng)應(yīng)用工程師鄭國青指出要支持便攜式產(chǎn)品多樣的功能，提高開關(guān)電源的效率是重點(diǎn)，他介紹了英飛凌最新的OptiMOS3產(chǎn)品，該產(chǎn)品采用獨(dú)特的溝道和封裝技術(shù)，將MOSFET的導(dǎo)通電阻降到全球最低的水平。

圖17 OptiMOSFET采用獨(dú)特的封裝技術(shù)

他指出，優(yōu)值系數(shù)FOM(以導(dǎo)通電阻乘以柵極電荷)是衡量MOSFET效率的關(guān)鍵參數(shù)，英飛凌MOSFET的FOM可以達(dá)到業(yè)界最低的水平。

圖18 OptisMOS3的FOM比較

除此以外，英飛凌還從IR公司獲得了DirectFET的授權(quán)，并命名為CanPAK封裝，該封裝能使MOSFET散熱性能更好。

圖19 CanPAK有更低的熱阻

來自意法半導(dǎo)體的應(yīng)用工程師邢現(xiàn)鋒則介紹了ST專門針對(duì)UMPC的電源管理芯片PM6641，它可以提供數(shù)組高精度電源。

圖20 ST的PM6641專門針對(duì)UMPC等便攜式產(chǎn)品開發(fā)

該芯片的特點(diǎn)是集成度高，用于DDR2/3 (VDDQ)和芯片組電源的3路獨(dú)立，可調(diào)節(jié)，異相降壓開關(guān)電源；快速反應(yīng), 恒定頻率, 峰值電流?？刂疲华?dú)立的’電源良好’信號(hào)；所有輸出都配備主動(dòng)軟終止電路等。

在技術(shù)層面，來自TI的系統(tǒng)工程師孟祥浩介紹了TI在針對(duì)便攜式產(chǎn)品電源管理技術(shù)上的一些新成果。他指出經(jīng)過研究，TI發(fā)現(xiàn)背光消耗了便攜式產(chǎn)品的主要電量，主要原因是背光源尺寸越來越大，背光源需要一直工作和許多操作需要更高亮度例如GPS。針對(duì)這些特點(diǎn)，他提出了如下的解決方案：

1、 環(huán)境亮度的檢測功能?D?D這樣可以節(jié)約功耗并提高閱讀舒適度。

圖21 環(huán)境光亮度檢測可以降低功耗

2、 動(dòng)態(tài)亮度調(diào)節(jié)?D?D就是根據(jù)通過圖象的不同來調(diào)整背光的亮度。假設(shè)這張圖片的雪景比較多，那背光的亮度就要天得偏亮一些。但是以夜景為基調(diào)的圖片里，可以背光就要調(diào)得偏暗一些，這樣整個(gè)功率損耗比較小，同樣顯示的對(duì)比度效果也會(huì)比較高。

圖22 動(dòng)態(tài)背光調(diào)節(jié)技術(shù)也可以降低功耗

可以通過如下電路實(shí)現(xiàn)上述功能。

圖23 具體實(shí)現(xiàn)電路

來自飛兆半導(dǎo)體公司的技術(shù)行銷經(jīng)理曹巍介紹了用在手機(jī)設(shè)計(jì)中的電平轉(zhuǎn)換器及串化/解串器技術(shù)，他認(rèn)為該技術(shù)和以手機(jī)為代表的便攜式產(chǎn)品的電源效率和待機(jī)時(shí)間有很大的關(guān)系。他指出人們都希望手機(jī)的待機(jī)電源要小于1毫安，但實(shí)際上工作的時(shí)候經(jīng)常有超標(biāo)的現(xiàn)象，這就是電平不匹配造成的。他介紹的第一類的器件就是電平轉(zhuǎn)換器，可以將兩種不同邏輯的電壓的高或低統(tǒng)一起來，防止系統(tǒng)產(chǎn)生漏電。

圖24 電平轉(zhuǎn)換應(yīng)用實(shí)例

另一類就是針對(duì)高速傳輸?shù)拇?解串器，它的作用是把并行的數(shù)據(jù)線減少為幾根串行線，這樣做一可以將機(jī)械的可行性提高，二是擁有比較高的抗干擾能力，可以消除EMI。

圖25 串化/解串器應(yīng)用的好處

在電池層面，來自日本SII精工電子有限公司的張煒介紹了該公司的多節(jié)鋰電池保護(hù)的解決方案，他指出目前目前對(duì)于多節(jié)鋰電的電路保護(hù)一般是采用單芯片和集聯(lián)方式兩種。單芯片就是用一顆芯片來對(duì)應(yīng)所有的電芯，這種方式的好處是構(gòu)成很簡單，但它有一個(gè)致命的缺點(diǎn)就是對(duì)應(yīng)的電池的數(shù)目不夠靈活，而集聯(lián)方式則造成了外圍電路過于復(fù)雜。

圖26 目前的電池保護(hù)示例

他指出精工提出的多節(jié)鋰電的保護(hù)方案S-8204綜合了上述保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，不但電路簡單，而且解決了耐壓問題。

圖27 精工的解決方案特點(diǎn)