用節(jié)能理念設(shè)計外部電源方案

　　近幾年來，電源管理技術(shù)有飛躍的發(fā)展，可供選擇的設(shè)計方案也越來越多。政府環(huán)保團體及消費者不斷向電子產(chǎn)品廠商施加壓力，敦促他們增加產(chǎn)品功能的同時，也必須降低系統(tǒng)的能耗。目前，便攜式電子產(chǎn)品市場的發(fā)展尤其令人矚目，例如，無線通信產(chǎn)品不斷推陳出新，功能也越趨多樣化，是帶動整個市場發(fā)展的功臣。照目前的發(fā)展趨勢看，移動電話、個人數(shù)字助理、MP3播放機、數(shù)字相機及便攜式電子游戲機都朝著外型更小、速度更高、功能更齊備的方向發(fā)展。為了確保/通話時間/(即電池壽命)可以延長至滿意的水平，工程師便一直致力于改善電源供應(yīng)子系統(tǒng)的設(shè)計。

　　便攜式電子產(chǎn)品的電池壽命取決丁兩個關(guān)鍵要素，其一是電源轉(zhuǎn)換效奉，而另一個因素是系統(tǒng)的能源管理方法。電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)負責將電池的供電電壓盡量以最高的效率轉(zhuǎn)為設(shè)計規(guī)定的供電干線電壓，而能源管理系統(tǒng)則針對實際的應(yīng)用情況，實時提供剛好能滿足其需要的供電，以節(jié)省能源。

　　3.1提高穩(wěn)壓器效率是有效的節(jié)能辦法之一利用PowcrWis技術(shù)降低能耗

　　新—代的節(jié)能技術(shù)側(cè)重于調(diào)節(jié)處理器的頻率及電壓以降低能耗。

　　對于以電池供電的系統(tǒng)來說，究竟系統(tǒng)能否長時間處于開啟狀念，取決于其能耗的大小。單單降低其頻率只會減少具平均功耗：但不會減少某一計算上作所需耗用的能源。系統(tǒng)電壓必須調(diào)低，才可真正叫節(jié)省能源。動態(tài)電壓調(diào)節(jié)(DVS)及自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)(AVS)這兩種電源管理技術(shù)都可降低系統(tǒng)電壓。

　　什么是自適應(yīng)電壓調(diào)整?該技術(shù)有哪些優(yōu)點?用于跟蹤系統(tǒng)處理器的性能變化的嵌入式自適應(yīng)電源控制器(APC)作出自適應(yīng)電壓調(diào)整。APC 通過一個 PowerWise 高速低電源接口將系統(tǒng)處理器的性能(頻率)、溫度和處理變化準確地傳遞給外部適應(yīng)電源管理芯片。然后，該電源管理單元根據(jù)性能需求自動調(diào)整系統(tǒng)處理器的供給電壓.以前的電壓調(diào)整方案都是開環(huán)回路。CPU 控制在頻率/電壓檢查表中維護的電壓，通過一個專用接口和電源管理電路來提供電壓。檢查表中的值是否是假與最糟糕的情況底下的值。自適應(yīng)電壓調(diào)整減輕了 CPU 干擾并降低了閉環(huán)回路方式的壓.PowerWise 技術(shù)提供的自適應(yīng)電源管理與 ARM 的 Intelligent Energy Manager 提供的準確動態(tài)性能設(shè)置相結(jié)合，提供了空前理想的結(jié)果。

　　而動態(tài)電壓調(diào)節(jié)(DVS)技術(shù)先將不同的電壓及頻率配對成不同的組合，調(diào)節(jié)時便根據(jù)實際需要挑選最適用的電壓/頻率組合。己可提供多款電源管理集成電路PMIC，其中包括可支持DVS模式的LP3906、LP3907，以及可支持DVS和AVS兩種模式的LP5550、P5551及LP5552。動態(tài)電壓調(diào)節(jié)(DVS)技術(shù)可以節(jié)省耗電及能源，還為供電電壓預(yù)留一些額外的空間，以支持不同上藝及溫度的系統(tǒng)，這個預(yù)留的額外中間雖然足以應(yīng)付最環(huán)的情況，但實際應(yīng)用時便會浪費較多耗電。我們只要關(guān)閉系統(tǒng)的電源供應(yīng)環(huán)路，控制環(huán)路便可靈活調(diào)節(jié)操作電壓，并將之降至最低，以便盡量節(jié)省能源。PowcrWis技術(shù)便是利用這個方法節(jié)能。

　　3.2 PowerWise特征

　　PowerWise接口(PW)可以支持智能的能源管理系統(tǒng)。

　　PowerWise是一種針對系統(tǒng)整體需要的能源管理技術(shù)，確保以電池供電的電子產(chǎn)品可利用自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)(AVS)技術(shù)以及控制不同狀態(tài)的切換。PowerWise技術(shù)采用閉環(huán)AVS系統(tǒng)搭配高速的串行電源管理總線，確保處理器無論在任何時候，以任何頻率操作，都可采用最低的電壓，以便將動態(tài)能耗降至最低。

　　PowcrWise技術(shù)也可為處理器的電位阱提供偏壓。由于供電電壓Vdd已調(diào)低：以減少動態(tài)損耗，晶體管的閾值電壓也必須調(diào)低，以確保驅(qū)動電壓可以保持在較高的水平，但缺點是漏電與靜態(tài)功率損耗會增加。我們只要為電位阱提供反向偏壓，漏電便會減少。此外，以同—供電電壓(Vdd)為例來說，我們也叫為電位阱提供正向偏壓，以提高驅(qū)動電壓。

　　可以支持PowcrWise閉環(huán)AVS功能的標準系統(tǒng)配置必須有以下的基本元件：內(nèi)置于處理器之內(nèi)的先進電源控制器、設(shè)有PWI從屬器的電源管理集成電路，以及將兩者連接一起的雙線PWI串行總線。電源管理集成電路負責為處理器提供個同的電壓，電壓大小則由先進電源控制器內(nèi)的PWI主控器負責調(diào)節(jié)，辨法是由主控器將有關(guān)的命令傳往PWI從屬器，再由相關(guān)的電路進行調(diào)節(jié)。

　　先進電源控制揣負責接收主處理脂的命令，為電壓控制過程提供一個不受處理器影響的操作環(huán)境，以及實時跟蹤邏輯電路的操作速度。先進電源控制器永遠處于戒備狀態(tài)，不斷監(jiān)測系統(tǒng)的一切參數(shù)，例如，系統(tǒng)溫度、負載、瞬態(tài)、工藝及其他有關(guān)的變動都會受到監(jiān)測，每當先進電源控制器收到有關(guān)頻率即將轉(zhuǎn)變的消息，便會先行作出研判，以確定若以新頻率操作，系統(tǒng)最少需要多少供電才叫可穩(wěn)定操作。整個過程由閉環(huán)電路負責監(jiān)控，例如先進電源控制器先將電電調(diào)節(jié)命令經(jīng)由PWI接口傳送到PWI從屬器，然后再由伺服裝置將電壓凋節(jié)到適當?shù)乃健?/p>

　　圖3為典型的利用PowcrWise技術(shù)降低耗能的芯片LP5552所具結(jié)構(gòu)示意框圖。其技術(shù)參數(shù)如下。

　　LP5552輸出數(shù)目為7.輸出電壓及電流有：2個降壓穩(wěn)壓器為0.8v to1.235v輸出電壓，800mA的輸出電流;5個降壓穩(wěn)壓器為0.8v to3.3v輸出電壓，高達250mA的輸出電流。輸入電壓范圍為2.7V至4.8V。接口為PWl 2.0。封裝為micro SMD-3。

　3.2PowerWise技術(shù)應(yīng)用

　　PowerWise技術(shù)是先進的能源管理解決方案，主要針對當前和未來受能源所限制的數(shù)字設(shè)備，適用于雙內(nèi)核處理器、手機、便攜式收音機、個人數(shù)字助理、以電池供電的電子產(chǎn)品以及便攜式設(shè)備?？蓪?shù)字處理器的能耗降低70%，從而延長電池壽命、支持更多功能和改善使用者的體驗。PowerWise采用自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)(AVS)和閾值電壓調(diào)節(jié)等技術(shù)，將數(shù)字邏輯集成電路的工作和泄漏功耗自動降至最低，同時保持最小的系統(tǒng)開銷。

　　PowerWise 技術(shù)提供在單芯片系統(tǒng)和支持組件之間的一種優(yōu)化的閉環(huán)回路，而無需CPU干涉。嵌入式 PowerWise 技術(shù)因為可以合成，所以可不受處理器影響。

　　4、結(jié)束語-電源排序技術(shù)也是一種較為理想之節(jié)能方案

　　對于下不同類型的產(chǎn)品其節(jié)能技術(shù)方式也有所不同.而電源排序技術(shù)的應(yīng)用也是一種較為理想之方案。因為在很多大功率系統(tǒng)中，空間和冷卻系統(tǒng)的成本都很高。因此，就任何POL轉(zhuǎn)換器而言，做到緊湊、高效率并具有低靜態(tài)電流以滿足新的“綠色”標準都是極端重要的。另外，很多微處理器和數(shù)字信號處理器(DSP)都需要一個內(nèi)核電源和一個輸入/輸出(1/())電源，這些電源在啟動時必須排序。設(shè)計人員必須考慮加電和斷電操作時內(nèi)核和I/O電壓源的相對電壓和時序，以符合制造商的性能規(guī)格要求.沒有恰當?shù)碾娫磁判?，就可能出現(xiàn)閉鎖或過大的電流消耗，這有可能導(dǎo)致微處理器I/O端口損壞，或存儲器、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等支持性器件的I/O端口損壞。