為你的智能續航 最新電源管理技術(shù)

智能手機、平板電腦和超級本等移動(dòng)消費類(lèi)設備面臨著(zhù)提供豐富、多樣化和即時(shí)的網(wǎng)絡(luò )多媒體體驗等不斷增長(cháng)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(gè)部分幾乎都會(huì )發(fā)生變化。這些變化對電源管理功能的實(shí)現產(chǎn)生了重大影響，除了需要管理整個(gè)系統的電源，還需要提高電源的效率以實(shí)現更長(cháng)的電池續航時(shí)間。

　　例如，當今最受歡迎的移動(dòng)設備都配有多個(gè)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(wàn)像素。目前，為了實(shí)現更好的視覺(jué)體驗，大屏幕尺寸正越來(lái)越流行，同時(shí)伴隨著(zhù)電容式多點(diǎn)觸控功能的運用，以及在一些最先進(jìn)的款式中還趨向于配備有3D功能的屏幕。

　　就無(wú)線(xiàn)連接而言，除了GSM、藍牙、Wi-Fi和GPS外，使用近距離無(wú)線(xiàn)通信（NFC）技術(shù)進(jìn)行移動(dòng)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(hù)也在期待高質(zhì)量的通話(huà)效果，即更響亮和更高品質(zhì)的揚聲器性能、高品質(zhì)麥克風(fēng)以及高清晰度音頻回放。此外，像社交網(wǎng)絡(luò )和移動(dòng)網(wǎng)頁(yè)瀏覽等應用程序的普及，意味著(zhù)用戶(hù)也在通過(guò)3G及4G LTE不斷得到更大的數據帶寬。

　　深入到用戶(hù)從未見(jiàn)過(guò)的內部系統，應用處理器僅僅在一兩年時(shí)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(lái)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(xié)處理器。

　　當今的移動(dòng)處理器平臺中可見(jiàn)到的外設及處理器內核的數量在不斷增多，這也推動(dòng)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(chǎng)景，至少能夠滿(mǎn)足當今用戶(hù)對其設備充電時(shí)最可能的充電方式，如電腦USB接口、車(chē)載充電器以及常規的交流電源充電器。

　　多核處理器的影響

　　圖1說(shuō)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(xiàn)性穩壓器（LDO），同時(shí)還需滿(mǎn)足上電和斷電時(shí)序、高精度耗電計量等需求，為用戶(hù)提供預計的剩余電池續航時(shí)間。由于多內核架構中時(shí)序要求非常關(guān)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(dòng)設備中越來(lái)越復雜的電源管理功能。

　　在處理器架構從單核過(guò)渡到雙核架構時(shí)，電源管理設計通常傾向于采用同一個(gè)電源域同時(shí)為兩個(gè)內核供電。隨著(zhù)四核處理器的出現，每個(gè)處理器內核分別由單個(gè)穩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(gè)內核的供電。處理器中的每個(gè)內核可以被單獨地關(guān)斷，并且每個(gè)穩壓器可以合理地降低到一個(gè)較小的、滿(mǎn)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(shù)正對電源管理的實(shí)現方式產(chǎn)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(shù)工藝制造時(shí)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(shuō)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(guān)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(wú)法在電池電壓下支持電源管理功能。