知名廠商詳解如何實現(xiàn)智能手機的電源設計

　　方案一 ： LTC4059A線性電池充電器

　　LTC4059A是一款用于單節(jié)鋰離子電池的線性充電器，它無需使用三個分立功率器件，可快速充電而不用擔心系統(tǒng)過熱。監(jiān)視器負責報告充電電流值，并指示充電器是何時與輸入電源連接的。它采用盡可能小的封裝但沒有犧牲散熱性能。整個方案僅需兩個分立器件（輸入電容器和一個充電電流編程電阻），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。通過適當?shù)腜CB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(jié)鋰離子電池安全充電。此外，設計時無需考慮最壞情況下的功耗，因為LTC4059A采用了專利的熱管理技術(shù)，可以在高功率條件（如環(huán)境溫度過高）下自動減小充電電流。

　　方案二 ：帶過流保護功能的LTC4052脈沖充電器

　　LTC4052是一款全集成的脈沖充電器，用于單節(jié)4.2V鋰離子/鋰聚合物電池。當輸入電壓為5.25V并以0.8A電流進行快速充電時，LTC4052的功耗大約為280mW，而線性充電器解決方案的功耗則高達1.8W。與采用電感來獲得高效率和低散熱的開關充電器不同，LTC4052采用無電感設計。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，從而無需使用散熱片或風扇。

　　LTC4052需要一個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)生故障時能提供保護。LTC4052是一款全集成的脈沖充電器，無需使用外部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(jié)束定時器、墻上適配器檢測及過流保護等功能。LTC4052的輸入電源可以是4.5V到12V，并具有1%的 飄移電壓精度。　　智能手機的電源管理設計方案

　　手機功能整合愈來愈多，然電池容量的增長，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(tǒng)只用來應付通訊功能的手機，已無法滿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；而隨著無線通訊頻寬增加，應用高速處理器，可提供執(zhí)行Bluetooth無線傳輸、衛(wèi)星定位、手機上網(wǎng)、數(shù)字電視、語音訊號編/譯碼…等音視訊處理能力。

　　然功能要求愈來愈多的結(jié)果，手機電池的負荷勢必更為沉重，手機內(nèi)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個小空間內(nèi)，整合恰當?shù)母咝阅苣M與數(shù)字組件是最根本的作法。

　　再者，現(xiàn)階段在無法提升手機電池容量情況下，有效壓低數(shù)字訊號處理器的功耗變得更為重要，除透過進步的工藝技術(shù)降低數(shù)字訊號處理器驅(qū)動電壓外，良好的電源管理，成為節(jié)省手機功耗的不二法則，才能設計出符合消費者對手機長時間使用的需求。

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

　　顯示屏幕及射頻區(qū)塊 耗電居前兩名

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

　　目前手機上大多是使用TFT LCD作為顯示器，LCD屬于被動顯示，需有背光源才能發(fā)揮顯示效果。背光源設計，除開關On/Off外，還須有調(diào)節(jié)驅(qū)動電流來改變LED的亮度，調(diào)整亮度的方法可借控制正向電流，來減少顯示器功耗，主要方法有2種，1種是利用固定電流來驅(qū)動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個電壓電源和1個整流電阻器，來確定產(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個功耗來源，就是射頻區(qū)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(diào)更好輸出效率的放大器電路已愈來愈受重視，同時其功耗也逐漸獲得大幅改善。

　　新一代的移動電話開始采用更低的電池電壓同時，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性射頻功率輸出，就必須仰賴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，維持良好的線性與增益表現(xiàn)，可以避免付出降/升壓轉(zhuǎn)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手機通話時間。

　　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電話、顯示器、MP3播放器、PDA及其它可攜式電子產(chǎn)品。

　　壓差線性穩(wěn)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，成為延長電池時間的重要問題。

　　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。目前一般最常見采用壓差線性穩(wěn)壓器（Low Dropout regulator；LDO）來