低功耗引領(lǐng)電子設(shè)計與電源技術(shù)新潮流

消費(fèi)者對電子產(chǎn)品要求越來越高，除了產(chǎn)品的性能外，人們也越來越關(guān)注功耗情況。作為電子產(chǎn)品制造商，必須提供擁有最先進(jìn)的性能，低功耗能運(yùn)行更長時間的產(chǎn)品，滿足用戶的需求。低功耗正在引領(lǐng)電子設(shè)計與電源技術(shù)的新潮流，探索低功耗的電源管理技術(shù)，提供切實可行的解決方案，將是全球相關(guān)行業(yè)共同面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

“數(shù)字”產(chǎn)品將電源設(shè)計重新定義

為了幫助業(yè)內(nèi)人士了解低功耗設(shè)計技術(shù)和市場的發(fā)展趨勢，給家電制造商、終端電子產(chǎn)品制造商、消費(fèi)電子制造商、半導(dǎo)體芯片供應(yīng)商、整體解決方案提供商及相關(guān)研發(fā)設(shè)計人員提供一個相互交流與探討的機(jī)會，中國電子商會、北京睿嘉德信息管理咨詢有限公司和北京電源行業(yè)協(xié)會在“CIPSE&IFPST 2007第六屆中國國際電源產(chǎn)業(yè)展覽會暨第六屆中國國際電源科技產(chǎn)業(yè)論壇”期間聯(lián)合舉辦了“2007國際低功耗設(shè)計研討會”。研討會上各大半導(dǎo)體公司如ADI、英飛凌、NXP等就數(shù)字電視、機(jī)頂盒以及消費(fèi)電子、移動通信終端等產(chǎn)品低功耗電源系統(tǒng)設(shè)計等進(jìn)行了深入探討。

目前，數(shù)字化正在引領(lǐng)消費(fèi)電子新潮流，眾多以“數(shù)字”冠名的消費(fèi)電子產(chǎn)品如數(shù)字機(jī)頂盒、數(shù)字電視和數(shù)碼錄像機(jī)等，正迫  
切期待電源管理半導(dǎo)體技術(shù)以全面革新的面孔迎合需求。據(jù)IDC預(yù)測，全球數(shù)字機(jī)頂盒和數(shù)字電視半導(dǎo)體生產(chǎn)規(guī)模2008年將達(dá)到93億美元，年復(fù)合增長率為25%。可以說，每一個向數(shù)字化轉(zhuǎn)變的產(chǎn)品都將使電源管理半導(dǎo)體的設(shè)計重新定義，同時促進(jìn)電源管理技術(shù)蓬勃發(fā)展。

美國模擬器件公司(ADI)翟至鈞博士認(rèn)為，從便攜式產(chǎn)品電源管理的發(fā)展趨勢來看，需要考慮這樣如下幾個問題：首先是電源設(shè)計必須要從成本、性能和產(chǎn)品上市時間等整個系統(tǒng)設(shè)計來考慮；其次，便攜產(chǎn)品日趨小巧薄型化，必須考慮電源系統(tǒng)體積小、重量輕的問題；另外，選用電源管理芯片力求高集成度、高可靠性、低噪聲、抗干擾、低功耗、突破散熱瓶頸，延長電池壽命。翟博士認(rèn)為，選用具有新技術(shù)的電源芯片，將新的電源芯片應(yīng)用于新的設(shè)計方案中去，是保證新產(chǎn)品先進(jìn)性的基本條件，也是便攜產(chǎn)品電源管理的永恒追求。

低功耗解決方案不斷出新

便攜產(chǎn)品電源設(shè)計需要系統(tǒng)級思維，在開發(fā)由電池供電的設(shè)備時，諸如手機(jī)、MP3、PDA、PMP、DSC等低功耗產(chǎn)品，如果電源系統(tǒng)設(shè)計不合理，則會影響到整個系統(tǒng)的架構(gòu)、產(chǎn)品的特性組合、元件的選擇、軟件的設(shè)計和功率分配架構(gòu)等。

NXP中國市場經(jīng)理徐波認(rèn)為，2G到3G，人們對移動設(shè)備概念正在發(fā)展轉(zhuǎn)變。2G以通話為主，耗電主要集中于RF和基帶處理以及音頻功率放大器部分。3G可以說是網(wǎng)絡(luò)時代，MP3、MP4、視頻手機(jī)電視可視通話數(shù)據(jù)服務(wù)耗電大大增加。不難發(fā)現(xiàn)，更大的電池容量PK更高的集成度正在手機(jī)領(lǐng)域上演。

從事手持設(shè)備設(shè)計開發(fā)的公司，無不將低耗電視為首要的設(shè)計之一，而對于任務(wù)繁重的3G手機(jī)來說，省電更是必須嚴(yán)陣以待的事情。目前各大半導(dǎo)體廠商都在致力于發(fā)展自己的低功耗技術(shù)。IDT流量控制管理部副總裁兼總經(jīng)理Thomas Brenner表示，高端手機(jī)消費(fèi)者需要非常快的下載速度和高質(zhì)量的回放。然而，這種速度和質(zhì)量的實現(xiàn)不能以消耗電池為代價。“我們發(fā)現(xiàn)基帶和應(yīng)用處理器之間的這種接口是一個主要的性能瓶頸，也會增加電池消耗。顯然，需要一個新的互聯(lián)架構(gòu)解決這個問題，所以我們與該應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先高端手機(jī)制造商和卓越的處理器供應(yīng)商緊密合作，推出了M2I，M2I架構(gòu)可通過采用同步時鐘方法實現(xiàn)高性能和低電池消耗。”Thomas Brenner介紹。

ADI推出的兩款D類頻放大器SSM2301(單聲道)和SSM2304(立體聲)，特別針對手機(jī)、便攜式游戲機(jī)、MP3播放器、筆記本電腦和手持媒體設(shè)備對小尺寸和電池供電低功耗的需求。這兩款D類放大器通過將功耗降到最低以適合有效驅(qū)動手持或便攜式消費(fèi)類應(yīng)用中的揚(yáng)聲器。

美信(Maxim)推出的低功耗并具備同時監(jiān)測4路電壓能力的電壓監(jiān)測器MAX6782和MAX6790，可用于為單節(jié)鋰離子電池或多節(jié)堿性、NiCd和NiMH供電的設(shè)備提供電壓監(jiān)測。各通道的電壓監(jiān)測精度高于1%，這可使電池在進(jìn)行更換或充電之間的運(yùn)行時間更長。 

恩智浦(NXP)半導(dǎo)體推出的一款新型芯片TEA5766，透過這款芯片，手機(jī)制造商可以在新產(chǎn)品設(shè)計中整合具有無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)(RDS)功能的FM Radio。

Strategy Analytics預(yù)測，消費(fèi)者對手機(jī)中整合FM Radio功能的需求將不斷成長，到2010年，全球手機(jī)銷售量中有45%的手機(jī)將內(nèi)建有FM Radio功能。

手機(jī)電源設(shè)計涉及到很多專業(yè)技巧。尤其是智能手機(jī)快速升級，處理器所負(fù)荷的功能越來越多，功耗也越來越大。加上系統(tǒng)功能復(fù)雜，電源負(fù)載變化不定，這更增加了電源設(shè)計的難度。專家認(rèn)為，通信產(chǎn)品日新月異，手機(jī)對很多人來說都不光是“電話”這么簡單了。今天的手機(jī)普遍都帶有多媒體播放、攝像頭、筆記本以及多通信制式和多頻段通話、通信功能。小小的一部手機(jī)其實已集成了多種獨(dú)當(dāng)一面的高科技精華在內(nèi)。無論電源技術(shù)如何繼續(xù)發(fā)展，低功耗將會是工程師永遠(yuǎn)的設(shè)計指導(dǎo)方向。在低功耗電源設(shè)計中，電源精確度、省電模式等，都是設(shè)計工程師將要面臨的問題。