智能手机 电源

智能手机 电源 豆丁DocIn.com- 全球最大文档库! 本文将讨论先进智能电话设计中在子系统电源管理方面应考虑的因素。 先进的智能电话系统(配有手机和AC 适配器/充电器)由五个主要电路板组成:显示板、基带 主板、按键板、锂离子电池板及AC 适配器板,同时它还要为数码相机、蓝牙或其它功能提 供附加模块。相应地,电源管理也分成 五个子系统。我们将从电源管理芯片的 角度分析这些子系统,其中包括集成电 路和分立器件如LED。这些子系统分别 是(图1): 1) 显示板上的LED 驱动器IC 及四个白 光LED 2) 按键板上的LED 驱动器及八个白光 或蓝光LED 3) 主板上的电源管理IC 4) 电池组中的锂离子保护电路和电量测量IC 及MOSFET 5) AC 适配器板中的离线控制IC 单色显示器的背光可由不同颜色LED 组成,一般都是采用四个相同颜色的LED 灯,而智能电 话的彩色薄膜晶体管(TFT)液晶显示器(LCD)仅需要白色背光。白光LED 二极管的正向导通电 压较低,约为2.7V,只需简单的DC 电流即可发光。因此,电压为3.1V 的DC 电源VDD 必须 为这些器件施加偏压。由于偏置电压低,所以四个LED 可直接使用单个锂离子电池供电,而 锂离子电池恰好也是蜂窝电话的供电源。单片四LED 驱动器(如飞兆半导体的FAN5613)采用 微型MLP 8 引脚封装,可为每个二极管提供40mA 偏置电流(图2)。由于长时间电流控制会 影响色彩的一致性,因此可通过开关引脚,采用脉宽调制电源激励LED,以增强色彩的逼真 度。 与显示板的配置类似,按键板也是采用 LED 灯照明,并通常使用八个白光或蓝光 LED。如果使用蓝色背光,可用八个 QTLP601C-EB InGaN/蓝宝石表面安装 LED,并由两个FAN5613 LED 驱动器驱动。 绝大多数电子元器件都集中在主电路板上,从基带DSP、应用MCU 到收发器及模拟接口。其 中,每个??块均由专用稳压器供电。随着智能电话的复杂度不断增加,对电源管理的要求也 愈发严格。要达到这个要求,可采用基带处理器内的"电源管理器",通过逻辑信号与外界 进行通信。在电源方面,稳压器可以接收逻辑信号并执行相应的操作。 在某些情况下,所有稳压器要求通过直接逻辑信号就可进入低功耗操作、休眠模式或关机模 式。而另外在为基带处理器供电时,电源管理则变得更加复杂,需要电压源随所处理任务的 变化而改变,并提供刚好足够所需要的功率,不多不少。这种情况下,稳压器需要与D/A 转换器及串行总线耦合,以便与主微控制器进行通信。尽管这种技术听起来有些不寻常,但 这样的电源管理在笔记本电脑及其它一些电池供电的设备中却很常见,并早就超过了智 能电话今日才达到的复杂性,笔记本电脑所采用的电源管理方案目前广为采??的包括英特尔 的Speedstep 及AMD 的PowerNow。 图3 是主电路板分布式电源管理方案结 构,该方案将简单的降压转换器、SMBus 串行至并行接口组合在一起,让CPU 能 以5 位D/A 转换器分辨率驱动Vcore 电 源。开关与线性稳压器结合,可在简单 与高性能之间取得最佳平衡,并通过一 个专用逻辑引脚即能关闭所有器件。 电池组内的电源管理主要包括锂离子电池保护电路、电量测量IC 及MOSFET。保护电路可测 量电池电压,一旦发现超出充电阈值即打开旁路晶体管。电量测量可用于显示电池充电的状 态,预测电池供电操作的剩余时间(图 4)。 AC 适配器板可进行AC 线路整流,将电压 降至可由主电路板控制的直流低电压, 或直接转换为单个锂离子电池所需的恒 定电流/电压充电算法(此时它既作为适 配器又起着充电器的作用),只在前者情 图2 图3 图4 况下主电路板??才需要充电电路。图5 显示了单个锂离子电池AC 适配器/充电器电路,它基 于离线开关结构,可达到最佳工作效率。在这个例子中,高压产品FSDH0165 直接通过AC 线路供电,并集成了功率DMOS 晶体管以 降低复杂 度。 如今的移动电话所采用的电源管理通常 分为五个主要子系统,每个系统具有各 自的集成特性。主电路板需要很多低压 电源,因此集成度较高;与之相反,AC 适配器(或适配器/充电器)需要高压 (600-800V)及相对于低压侧的流电隔 离;按键板和显示器板可采用相同的技术,即LED 和LED 驱动器;而电池组内的电路则是另 一个独特的区域,需要真正的混合信号技术进行电量测量和保护。 作者:Reno Rossetti 电脑运算企业策略总监 王蔼伦 亚太区接口及逻辑部产品事务经理 飞兆半导体 ( 图5