用節能理念設計外部電源方案

　　近幾年來(lái)，電源管理技術(shù)有飛躍的發(fā)展，可供選擇的設計方案也越來(lái)越多。政府環(huán)保團體及消費者不斷向電子產(chǎn)品廠(chǎng)商施加壓力，敦促他們增加產(chǎn)品功能的同時(shí)，也必須降低系統的能耗。目前，便攜式電子產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展尤其令人矚目，例如，無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品不斷推陳出新，功能也越趨多樣化，是帶動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)發(fā)展的功臣。照目前的發(fā)展趨勢看，移動(dòng)電話(huà)、個(gè)人數字助理、MP3播放機、數字相機及便攜式電子游戲機都朝著(zhù)外型更小、速度更高、功能更齊備的方向發(fā)展。為了確保/通話(huà)時(shí)間/(即電池壽命)可以延長(cháng)至滿(mǎn)意的水平，工程師便一直致力于改善電源供應子系統的設計。

　　便攜式電子產(chǎn)品的電池壽命取決丁兩個(gè)關(guān)鍵要素，其一是電源轉換效奉，而另一個(gè)因素是系統的能源管理方法。電源轉換系統負責將電池的供電電壓盡量以最高的效率轉為設計規定的供電干線(xiàn)電壓，而能源管理系統則針對實(shí)際的應用情況，實(shí)時(shí)提供剛好能滿(mǎn)足其需要的供電，以節省能源。

　　3.1提高穩壓器效率是有效的節能辦法之一利用PowcrWis技術(shù)降低能耗

　　新—代的節能技術(shù)側重于調節處理器的頻率及電壓以降低能耗。

　　對于以電池供電的系統來(lái)說(shuō)，究竟系統能否長(cháng)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 )減少某一計算上作所需耗用的能源。系統電壓必須調低，才可真正叫節省能源。動(dòng)態(tài)電壓調節(DVS)及自適應電壓調節(AVS)這兩種電源管理技術(shù)都可降低系統電壓。

　　什么是自適應電壓調整?該技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)?用于跟蹤系統處理器的性能變化的嵌入式自適應電源控制器(APC)作出自適應電壓調整。APC 通過(guò)一個(gè) PowerWise 高速低電源接口將系統處理器的性能(頻率)、溫度和處理變化準確地傳遞給外部適應電源管理芯片。然后，該電源管理單元根據性能需求自動(dòng)調整系統處理器的供給電壓.以前的電壓調整方案都是開(kāi)環(huán)回路。CPU 控制在頻率/電壓檢查表中維護的電壓，通過(guò)一個(gè)專(zhuān)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。自適應電壓調整減輕了 CPU 干擾并降低了閉環(huán)回路方式的壓.PowerWise 技術(shù)提供的自適應電源管理與 ARM 的 Intelligent Energy Manager 提供的準確動(dòng)態(tài)性能設置相結合，提供了空前理想的結果。

　　而動(dòng)態(tài)電壓調節(DVS)技術(shù)先將不同的電壓及頻率配對成不同的組合，調節時(shí)便根據實(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)電壓調節(DVS)技術(shù)可以節省耗電及能源，還為供電電壓預留一些額外的空間，以支持不同上藝及溫度的系統，這個(gè)預留的額外中間雖然足以應付最環(huán)的情況，但實(shí)際應用時(shí)便會(huì )浪費較多耗電。我們只要關(guān)閉系統的電源供應環(huán)路，控制環(huán)路便可靈活調節操作電壓，并將之降至最低，以便盡量節省能源。PowcrWis技術(shù)便是利用這個(gè)方法節能。

　　3.2 PowerWise特征

　　PowerWise接口(PW)可以支持智能的能源管理系統。

　　PowerWise是一種針對系統整體需要的能源管理技術(shù)，確保以電池供電的電子產(chǎn)品可利用自適應電壓調節(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系統搭配高速的串行電源管理總線(xiàn)，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已調低：以減少動(dòng)態(tài)損耗，晶體管的閾值電壓也必須調低，以確保驅動(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，以提高驅動(dòng)電壓。

　　可以支持PowcrWise閉環(huán)AVS功能的標準系統配置必須有以下的基本元件：內置于處理器之內的先進(jìn)電源控制器、設有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(xiàn)PWI串行總線(xiàn)。電源管理集成電路負責為處理器提供個(gè)同的電壓，電壓大小則由先進(jìn)電源控制器內的PWI主控器負責調節，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)行調節。

　　先進(jìn)電源控制揣負責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)電源控制器永遠處于戒備狀態(tài)，不斷監測系統的一切參數，例如，系統溫度、負載、瞬態(tài)、工藝及其他有關(guān)的變動(dòng)都會(huì )受到監測，每當先進(jìn)電源控制器收到有關(guān)頻率即將轉變的消息，便會(huì )先行作出研判，以確定若以新頻率操作，系統最少需要多少供電才叫可穩定操作。整個(gè)過(guò)程由閉環(huán)電路負責監控，例如先進(jìn)電源控制器先將電電調節命令經(jīng)由PWI接口傳送到PWI從屬器，然后再由伺服裝置將電壓凋節到適當的水平。

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

　　LP5552輸出數目為7.輸出電壓及電流有：2個(gè)降壓穩壓器為0.8v to1.235v輸出電壓，800mA的輸出電流;5個(gè)降壓穩壓器為0.8v to3.3v輸出電壓，高達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-3。

　3.2PowerWise技術(shù)應用

　　PowerWise技術(shù)是先進(jìn)的能源管理解決方案，主要針對當前和未來(lái)受能源所限制的數字設備，適用于雙內核處理器、手機、便攜式收音機、個(gè)人數字助理、以電池供電的電子產(chǎn)品以及便攜式設備?？蓪底痔幚砥鞯哪芎慕档?0%，從而延長(cháng)電池壽命、支持更多功能和改善使用者的體驗。PowerWise采用自適應電壓調節(AVS)和閾值電壓調節等技術(shù)，將數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)保持最小的系統開(kāi)銷(xiāo)。

　　PowerWise 技術(shù)提供在單芯片系統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)因為可以合成，所以可不受處理器影響。

　　4、結束語(yǔ)-電源排序技術(shù)也是一種較為理想之節能方案

　　對于下不同類(lèi)型的產(chǎn)品其節能技術(shù)方式也有所不同.而電源排序技術(shù)的應用也是一種較為理想之方案。因為在很多大功率系統中，空間和冷卻系統的成本都很高。因此，就任何POL轉換器而言，做到緊湊、高效率并具有低靜態(tài)電流以滿(mǎn)足新的“綠色”標準都是極端重要的。另外，很多微處理器和數字信號處理器(DSP)都需要一個(gè)內核電源和一個(gè)輸入/輸出(1/())電源，這些電源在啟動(dòng)時(shí)必須排序。設計人員必須考慮加電和斷電操作時(shí)內核和I/O電壓源的相對電壓和時(shí)序，以符合制造商的性能規格要求.沒(méi)有恰當的電源排序，就可能出現閉鎖或過(guò)大的電流消耗，這有可能導致微處理器I/O端口損壞，或存儲器、可編程邏輯器件(PLD)、現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、數據轉換器等支持性器件的I/O端口損壞。