手机电源管理的整体解决方案分析VIP免费

手机电源管理的整体优化方案分析1综述当前随着手机的功能的复杂程度越来越高，中高端手机的待机电流和正常工作消耗电流也越来越大，而用户对待机时间的要求也越来越苛刻，因而用户对手机电池的能量需求也越来越高，现有的锂离子电池已经越来越难以满足消费者对正常使用时间的要求。对此，业界主要采取两种方法：（1）开发具备更高能量密度的新型电池技术，如当前正逐渐普及应用的锂－聚合物电池或者未来将有可能大规模使用的燃料电池，但前者的效果并不非常明显，而后者在当前的手机厂商低成本化浪潮的压力下更显得不切实际；（2）在电池的能量转换效率和手机电路的节能方面下功夫，也就是集中精力搞好手机的电源管理整体解决方案，这是比较务实并且可行的做法为手机提供电能的技术在最近几年虽有不少创新和发展，但是还远远不能满足手机功能发展的需要，因此如何提高电源管理技术并延长电池使用寿命，已经成为手机开发设计中的主要挑战之一。一个功能完善的手机正常工作时的时间分配比例大致如下图所示：手机正常工作时间分配示意图关机（31%）通话（4%）MP3（5%）PDA（6%）GPS（3%）待机（50%）手机功能各部分的功耗分配如下：待机：8~10mW、彩显：300~350mW、闪光灯：400~500mW、扬声器：500~1000mW、通话：80~150mW（芯片部分）、数码相机：100~120mW、MP3：50~120mW（芯片部分）除此以外还有很多其它的功能所造成的功耗，这么多的用电量对于区区650mAh～1050mAH的电池来说，无疑是相当大的，尤其是PDA手机在功能强大、时钟频率快而又电池容量不够大的情况下，很快就会将电池的电量消耗干净。因此，在当前新的电池技术还不够成熟的情况下，要想尽可能地延长手机工作时间，就只能在电源管理的整体优化上努力。不过，设计者首先必须明白消费者对手机的要求，这主要体现在以下几个方面：（1）体积小。这要求提高系统的集成度，缩小元器件的封装体积，减小PCB板的面积，这可能会增加设计中解决电磁干扰(EMI)的难度。（2）重量轻。要求使用高效能的电池，在有限的体积和重量下，提高电池的能量密度。目前大部分手机都使用单节锂离子或锂聚合物的电池，容量为850~1000mAH。（3）通话时间尽可能长。要求提高工作时对电池中电能的转换效率，减少待机时的漏电电流，提高使用效率。（4）铃声尽可能比较炫并且声音大。通常在年轻人的心目中铃声炫比较引人注意符合潮流而声音大则符合当前中国交通拥挤、环境声音嘈杂的实际局面。这样的情况就要求扬声器的功耗尽可能适中，以提高其使用效率。（5）功能尽可能多，对于比较注重潮流和流行的一代来讲，手机带拍照、MP3、上网等功能已经是基本的需求，多功能必然导致大的待机电流，尽可能将空闲状态的睡眠电流降低到最小而又能快速苏醒成为必不可缺少的有趣课题。（6）价格便宜。要求产品的方案集成度高，分立器件少而且成本低廉。第五，产品更新快。要求元器件简单易用、便于设计使用，硬件软件平台统一，便于增加新的功能和特色。总上所述，手机的电源管理要在进行手机系统方案设计时综合考虑，平衡省电、成本、体积和开发时间等多种因素，进行最佳选择。总的来讲，可以从提高电能的转化效率和提高电能的使用效率两方面着手进行手机的整体电源管理。2优化手机整体电源管理的方法2.1提高电能的转化效率随着对电源管理要求的不断提高，手持设备中的电源变换从以往的线性电源逐渐走向开关式电源。但并非开关电源可以代替一切，二者有各自的优势和劣势，适用于不同的场合。(1)线性电源——LDO(低压降稳压器)LDO具有成本低、封装小、外围器件少和噪音小的特点。在输出电流较小时，LDO的成本只有开关电源的几分之一。LDO的封装从SOT23到SC70、QFN，直至WCSP(晶圆级芯片封装)，非常适合在手持设备中使用。对于固定电压输出的使用场合，外围只需2到3个很小的电容即可构成整个方案。超低的输出电压噪声是LDO最大的优势。TI的TPS793285输出电压的纹波不到35μVrms，又有极高的信噪抑制比(PSRR=70dB,在10kHz处)，非常适合用作对噪声敏感的RF和音频电路的供电电路。同时在线性电源中因没有开关时大的电流变化所引发的电磁干扰(EMI)，所以便于设计。但LDO的...