智能型手機電源系統設計
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系統概述
不同的智能型手機零件有著(zhù)不同的電源需求,(圖二)是行動(dòng)電話(huà)中需要電源的主要零件簡(jiǎn)單方塊圖,例如射頻單元的壓控振蕩器（VCO）以及鎖相回路（PLL）就需要極低噪聲和很高電源拒斥比的電源,確保它們提供最高的傳送和接收效能,因此雖然線(xiàn)性穩壓器的效率不高,但由于它沒(méi)有輸出漣波,所以是這類(lèi)電源供應的最佳選擇;同樣重要的是將直流轉換器的開(kāi)關(guān)頻率,還有它們的二階和三階諧波,都保持在中頻頻帶之外。
由于DSP和中央處理器的核心電壓已降至1V左右,以電感為基礎的高效率交換式降壓轉換器是理想選擇。至于屏幕背光照明所使用的白光二極管,其電源可來(lái)自電荷泵浦或電感式升壓／降壓轉換器。
動(dòng)態(tài)電壓調整（DynamicVoltageScaling）
從圖一可看出,電源需求最高的兩顆零件是在射頻單元,分別是發(fā)射機的功率放大器和基頻處理器。隨著(zhù)電話(huà)與基地臺之間的距離不同,功率放大器在通話(huà)過(guò)程中最多消耗75％的總功耗,待命模式則只有30％。采用非線(xiàn)性功率放大器的舊型GSM電話(huà)發(fā)射機的典型工作效率約為50％,但是WCDMA等較新標準卻同時(shí)需要振幅及相位調變,這只有工作效率在25％至35％之間的線(xiàn)性放大器可以提供。
除此之外,CDMA20001x手機的正?；l處理器負載需求是在60至120mA范圍,因此提供最有效率的電源給功率放大器和處理器就顯得極為重要。
動(dòng)態(tài)／可適性電壓調整技術(shù)（DVS/AVS）與高整合度組件所使用的方式很類(lèi)似,它會(huì )把閉回路系統中的處理器和穩壓器連結在一起,并在確保系統正常工作的情形下,將數字電源供應的輸出電壓動(dòng)態(tài)調整至最小值。功率放大器會(huì )被最佳化,使它在最大傳送功率下?lián)碛凶罡咝?。由于絕大多數手機都在基地臺附近工作,手機的無(wú)線(xiàn)電功能會(huì )在維持通訊質(zhì)量的前題下,將傳送功率降至最低水平。當功率放大器在較低的功率水平下工作時(shí),它的效率會(huì )受到影響,從(圖三)可以看出,利用動(dòng)態(tài)電壓調整技術(shù)來(lái)調整功率放大器的電壓,它的工作效率會(huì )增加10％至20％。
圖三功率放大器效率
數字處理器的功耗正比于電壓平方,因此中央處理器也能采用動(dòng)態(tài)電壓調整技術(shù);當中央處理器進(jìn)入待命模式或其它功能精簡(jiǎn)模式,它就能在較低的頻率頻率下工作,此時(shí)可將處理器電壓降低,以便減少功耗,提升工作效率,延長(cháng)電池壽命。
就以OMAP1510為例,假設它的電源是由TPS62200供應,并使用1安培小時(shí)的3.6V鋰離子電池輸入,其它特性包括：
●睡眠模式（TPS62200采用PFM調變）未用動(dòng)態(tài)電壓調整：Vout=1.5V@300μA;效率=93％
●正常工作模式（TPS62200采用PWM調變）：Vout=1.5V@100mA;效率=96％
假設此組件95％時(shí)間處于睡眠模式,5％時(shí)間處于正常工作模式,則從輸出功率與時(shí)間的關(guān)系圖可看出,將動(dòng)態(tài)電壓調整技術(shù)用于睡眠模式,電池壽命會(huì )最多延長(cháng)9個(gè)小時(shí)。
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