为蜂窝电话选择最佳的电源管理
越来越多的LED
带有彩色显示屏的无线手机中,白色LED因其电路简单和非常高的可靠性现已成为背光应用中的主流。效率高于卤素灯,但还无法与荧光灯相比。新一代蜂窝电话一般使用三或四只白色LED在主显示屏中,两只白色LED在副显示屏中(折叠式设计),还有六只或更多白色或彩色LED在键盘的背面。如果集成有相机的话,还至少需要四只白色LED用于闪光灯/频闪和MPEG影像照明。这样,在一个手机内总共用到了16只LED,它们全部都需要恒流驱动。
数年以前,第一代产于日本的彩显手机采用的是效率较低的1.5倍压电荷泵和镇流电阻(这种方案实际上浪费掉了他们经过千辛万苦,利用buck转换器驱动PA所省下的40mA电流)。目前,大多数设计中采用基于电感的升压转换器来获得更高的转换效率。新推出的1倍/1.5倍压电荷泵可以获得同样高的效率,而且省去了外部电感,只是与LED连接时需要许多引线。由于LED电源的市场非常大,不可胜数的IC被设计出来用于此目的。设计中需要考虑的因素包括:高效率,小尺寸外部元件,低输入纹波(防止噪声耦合到其它电路),简单的调光接口,以及其他一些有利于降低成本或增加可靠性的特性,例如输出过压保护。一些PMIC包括一个白色LED电源,但通常不能驱动多个显示器或相机的频闪,而且可能存在效率低或开关速度过慢的问题。这就要求大尺寸的电感和电容,并产生很大的输入纹波。很多设计中常常需要采用一个分离的IC与PMIC配合工作,或直接选用高集成度的分离方案。
电池充电
几乎所有无线手机都用简单的线性充电器为3节NiMH电池或1节锂电池充电。很多情况下该充电器被集成到PMIC内,不过,为了简化设计,检流电阻和调整管还是在外部。为了保证热耗散在容许范围内有许多措施可以选择:1) 以C/4或更慢的速率充电;2) 让墙上适配器具有一定的阻性,使大部分电压降落在它上面;3) 选用脉冲充电方式和限流型墙上适配器;4) 利用反馈调节墙上适配器使调整管上的压差保持恒定;或者5) 增加一个恒定热量控制环路,通过节制充电电流来保持恒定的晶片温度,这种方式只有在调整管置于PMIC内部时才可用。分离式充电IC具有很多灵活性,但在蜂窝电话中这种优势大打折扣,因为集成式充电器很容易通过PMIC的串行接口重新编程设置,使其适应不同的电池化学类型或容量。
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