整合与分布式智能成为电源系统设计的主要趋势

把智能分布至整个电源系统  

随着越来越多智能分布至整个电源系统，也使得电源系统更需要先进的功能界面 - 特别是在处理器和电源管理组件之间，对于这类界面的需求更为明显。这个功能界面必须包含所有子系统的电源管理功能，例如电池充电和监测。除了发展实体界面之外，系统还需要一套协议来支持各种子系统，而且这个协议不能带来不必要的复杂性。

在今日的笔记型计算机中，电池管理单元会使用类似于I2C™界面的SMBus界面；这个界面的应用正在扩大，把更多电源子系统纳入支持范围。为电池管理子系统增加功能界面，充电子系统和电源管理功能之间的合作将更有效率。系统主机处理器过去必须尽可能监测电池电力，同时管理整个充电程序，现在随着更多智能分布于整个电源系统，电源管理组件可与强健可靠的电池电力量测组件以及各种电池充电零件密切合作。  

TI新推出的bqJUNIOR™系列 (bq265xx) 就是很好的例子，它说明随着更多数字技术用于电源系统，智能也将开始分布至整个电源系统；bqJUNIOR证明智能已开始出现在许多行动应用的电池组和充电子系统，例如使用单颗锂离子电池或是锂聚合物电池的数字相机、PDA和行动电话。

电池监测功能最初是透过少数几颗比较器来提供，它们连接至显示屏幕的指示计，显示电池剩余电力。随后厂商开始把模拟数字转换器嵌入系统的基频处理器，使它能监测电池的电力状态，最新发展则是在组件中加入智能型电池管理子系统，bqJUNIOR就是采取这样的做法。

bqJUNIOR不同于其它简单的电池监测零件，它是完全整合式电池电力量测组件，内建处理器可以计算电池剩余电力以及这些电力所能提供的系统运行时间。bqJUNIOR利用电压偏移值很小的整合式电荷计数转换器 (coulomb counting converter) 来量测电池的充电及放电电流，精准度可达到百分之一，它还内建模拟数字转换器，可用来量测电压和温度值。bqJUNIOR的内建处理器可以根据这些量测结果，利用特定算法来准确计算电池的剩余电力；在此之前，只有在笔记型计算机的系统层次，才会提供这种程度的电池管理功能。

bqJUNIOR电池电力量测组件的功耗极低，它的工作电流少于100 mA，还提供三种待命功耗模式；bqJUNIOR可以进入这些待命功耗模式，以便在系统处于闲置状态时，为系统节省更多的电池电力。bqJUNIOR其它规格还包括：偏移电压很小的转换器，可以准确监测充电及放电电流；内建时脉功能，可减少系统的芯片数目；整合式EEPROM内存，用来设定与应用相关的特定功能；以及可程序I/O连接端口。

由于bqJUNIOR可以搜集它所需要的全部信息，又能执行所有必要计算，因此工程师不必为了提供这些功能，而针对系统主机处理器发展相关算法，这能减少产品的研发时间和成本。主机处理器，例如TI的OMAP1710应用处理器、OMAP750整合式通讯及应用处理器或是OMAP5910嵌入式应处理器，都能使用单线 (single-wire) 通讯端口和HDQ协议与bqJUNIOR互动，并且取得它们所需的电源信息。

bqJUNIOR之类的组件可将智能分布至整个电源系统，这能带来更有效以及更高效率的应用系统，进而增加使用者的满意度。最新的电池充电技术需要更强大的智能，以便迅速完成电池充电，协助延长电池的供电时间，这也是分布式智能带来的好处之一。  

使用单颗锂离子电池的行动系统制造商已了解，当电池达到满电位容量 (full capacity) 之后，继续充电反而会减少电池在满电位所能储存的电力，这会对使用者满意度造成不良影响。举例来说，使用者为确保行动电话的电力饱满，当他们坐在座位上时，常会把手机放在充电基座上面；不幸的是，这种做法不但无法增加行动电话的待机时间，使用者还可能发现它们的待机时间越来越短，因为他已在不知不觉中减少了电池容量，原因就是他一直让电池处于非常高的充电状态。对于内置电池的应用，这种现象特别容易造成困扰，因为它们的电池很不容易更换。

藉由将智能分布至电池充电程序，这个问题即可避免。智能型电源管理系统不会将电池充电至它的最大容量 (maximum capacity)，而是监测电池的电力，等到电力使用量达到某个程度时，才开始对电池充电。充电程序结束后，智能型电源管理系统会等待电力再度下降，当电力减少至另一个默认值时，充电程序就会重新恢复。这种方式使得充电水准达到满电位容量附近的狭小范围内，避免电池因为长时间处于最大充电状态而受到损坏。

不但如此，包含分布式智能的未来电源子系统还会提供更强大的适应性和弹性，进而减少整个系统的功耗；举例来说，未来的智能型交换式电源子系统将能够预测它们的操作情形，只要根据特定的电源使用模式，这些电源系统就知道如何迅速做出反应，甚至在系统需求出现之前，就先调整自己的操作模式以配合这些需求。这种技术能够延长系统的待命和操作时间，并对使用者的要求和命令更快做出反应，进而降低功耗，提升使用者的满意度。