知名廠(chǎng)商詳解如何實(shí)現智能手機的電源設計

　　方案一 ： LTC4059A線(xiàn)性電池充電器

　　LTC4059A是一款用于單節鋰離子電池的線(xiàn)性充電器，它無(wú)需使用三個(gè)分立功率器件，可快速充電而不用擔心系統過(guò)熱。監視器負責報告充電電流值，并指示充電器是何時(shí)與輸入電源連接的。它采用盡可能小的封裝但沒(méi)有犧牲散熱性能。整個(gè)方案僅需兩個(gè)分立器件（輸入電容器和一個(gè)充電電流編程電阻），占位面積為2.5mm×2.7mm。 LTC4059A采用2mm×2mm DFN封裝，占位面積只有SOT-23封裝的一半，并能提供大約60℃/W的低熱阻，以提高散熱效率。通過(guò)適當的PCB布局及散熱設計，LTC4059A可以在輸入電壓為5V的情況下以最高900mA的電流對單節鋰離子電池安全充電。此外，設計時(shí)無(wú)需考慮最壞情況下的功耗，因為L(cháng)TC4059A采用了專(zhuān)利的熱管理技術(shù)，可以在高功率條件（如環(huán)境溫度過(guò)高）下自動(dòng)減小充電電流。

　　方案二 ：帶過(guò)流保護功能的LTC4052脈沖充電器

　　LTC4052是一款全集成的脈沖充電器，用于單節4.2V鋰離子/鋰聚合物電池。當輸入電壓為5.25V并以0.8A電流進(jìn)行快速充電時(shí)，LTC4052的功耗大約為280mW，而線(xiàn)性充電器解決方案的功耗則高達1.8W。與采用電感來(lái)獲得高效率和低散熱的開(kāi)關(guān)充電器不同，LTC4052采用無(wú)電感設計。利用LTC4052設計的700mA至2A鋰離子/鋰聚合物電池充電器電路僅占70mm2 的面積 ，且高度低于1.7mm。通過(guò)將功耗減至最低水平，LTC4052可放寬終端設備對熱設計的要求，允許采用更小的封裝、更小的散熱氣流以及更小的PCB面積，而且能消除熱點(diǎn)，從而無(wú)需使用散熱片或風(fēng)扇。

　　LTC4052需要一個(gè)電流受限的墻上適配器，以控制充電電流的大小。它還需配備過(guò)流保護電路，以便在意外使用較高電流或墻上適配器發(fā)生故障時(shí)能提供保護。LTC4052是一款全集成的脈沖充電器，無(wú)需使用外部MOSFET或阻流二極管。這款獨立的充電器IC具有C/10檢測、充電狀態(tài)指示、充電結束定時(shí)器、墻上適配器檢測及過(guò)流保護等功能。LTC4052的輸入電源可以是4.5V到12V，并具有1%的 飄移電壓精度?！　?strong>智能手機的電源管理設計方案

　　手機功能整合愈來(lái)愈多，然電池容量的增長(cháng)，卻始終未能跟上功能變化腳步，如何在有限容量下，提高手機的使用時(shí)間，良好的電源管理與提升工藝技術(shù)，都是減少手機功耗的有效作法。傳統只用來(lái)應付通訊功能的手機，已無(wú)法滿(mǎn)足消費者的應用需求，MP3功能手機成為必要配備，而多種多媒體功能設計，都成為3G手機時(shí)代下，業(yè)者標榜功能訴求。 具照相攝影功能的手機，需要有復雜的相機引擎與高亮度閃光燈；而隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通訊頻寬增加，應用高速處理器，可提供執行Bluetooth無(wú)線(xiàn)傳輸、衛星定位、手機上網(wǎng)、數字電視、語(yǔ)音訊號編/譯碼…等音視訊處理能力。

　　然功能要求愈來(lái)愈多的結果，手機電池的負荷勢必更為沉重，手機內部用電設計，也變得更為繁復，因此需要更適合的省電技術(shù)，以因應手機中各種功能需求。顯然，如何將大量的功能整合在1個(gè)小空間內，整合恰當的高性能模擬與數字組件是最根本的作法。

　　再者，現階段在無(wú)法提升手機電池容量情況下，有效壓低數字訊號處理器的功耗變得更為重要，除透過(guò)進(jìn)步的工藝技術(shù)降低數字訊號處理器驅動(dòng)電壓外，良好的電源管理，成為節省手機功耗的不二法則，才能設計出符合消費者對手機長(cháng)時(shí)間使用的需求。

　　圖 多媒體手機，除通訊功能外，各種影音、視訊、無(wú)線(xiàn)傳輸能力，已成為手機配備功能，但也同時(shí)增加電池功耗，因此需要更多電源管理技術(shù)，增加手機使用時(shí)間

　　顯示屏幕及射頻區塊 耗電居前兩名

　　一般手機使用時(shí)，約有超過(guò)90%的時(shí)間處于待機狀態(tài)，但屏幕上仍然要顯示日期、時(shí)間、電池電量、收訊狀態(tài)，而此時(shí)待機模式的耗電，需要整個(gè)屏幕來(lái)支持顯示，因此顯示器部分成為手機耗電一大問(wèn)題。

　　目前手機上大多是使用TFT LCD作為顯示器，LCD屬于被動(dòng)顯示，需有背光源才能發(fā)揮顯示效果。背光源設計，除開(kāi)關(guān)On/Off外，還須有調節驅動(dòng)電流來(lái)改變LED的亮度，調整亮度的方法可借控制正向電流，來(lái)減少顯示器功耗，主要方法有2種，1種是利用固定電流來(lái)驅動(dòng)LED，固定電流可消除正向電壓變化導致的電流變化，可以固定 LED亮度；另外1種方法是利用1個(gè)電壓電源和1個(gè)整流電阻器，來(lái)確定產(chǎn)生預期正向電流所需要向LED提供的電壓。

　　除了屏幕是電源功耗一大殺手外，另外1個(gè)功耗來(lái)源，就是射頻區塊部分。當中以射頻零組件中的功率放大器消耗功率為最大，強調更好輸出效率的放大器電路已愈來(lái)愈受重視，同時(shí)其功耗也逐漸獲得大幅改善。

　　新一代的移動(dòng)電話(huà)開(kāi)始采用更低的電池電壓同時(shí)，射頻功率放大器就必須改變設計方向，目前HBT射頻功率放大器技術(shù)，必須適用于3.0伏特以上電壓，而用于低電壓直流電源上取得高線(xiàn)性射頻功率輸出，就必須仰賴(lài)E-pHEMT技術(shù)，如此能為手機制造商提供更好的功率加效率（PAE）、低壓操作和高可靠性…等獨特優(yōu)勢相對于HBT，E-pHEMT技術(shù)，具備高電壓下較佳效率，在低偏壓下更具吸引力。由于E-pHEMT組件，可在低于2伏特的低偏壓條件下，維持良好的線(xiàn)性與增益表現，可以避免付出降/升壓轉換器的成本與功率耗損，也能在不加入不必要組件的條件下，提高電池效率并延長(cháng)手機通話(huà)時(shí)間。

　　圖 美國國家半導體0.4mm厚的超薄集成電路封裝技術(shù)，適用于更輕薄短小的移動(dòng)電話(huà)、顯示器、MP3播放器、PDA及其它可攜式電子產(chǎn)品。

　　壓差線(xiàn)性穩壓器LDO減少音頻功耗

　　手機各種音訊功能，如MP3播放、多和弦鈴聲和FM廣播…等功能，都會(huì )增加手機功耗。因此如何讓音訊電路最佳化達到低功耗設計，成為延長(cháng)電池時(shí)間的重要問(wèn)題。

　　而改善音訊耗電能方法，手機音訊組件多要求具備較好的噪聲抑制、低工作電壓、高功效性能。目前一般最常見(jiàn)采用壓差線(xiàn)性穩壓器（Low Dropout regulator；LDO）來(lái)