关于便携式设备中降低视频系统功耗延长电池使用时间分析

摘要：对延长手持式视频系统的电池使用时间而必须降低视频系统的工作和待机功耗迸行研讨，并对低功耗视频系统芯片特性作介绍。 叙词：便携式设备 视频系统 锂离子电池 降低功耗 Abstract：This paper will extend the hand-held video system for the battery life time must be reduced video systems work and the issue of standby power consumption into line discussions, as well as low-power chip features an introductory video system. Keyword：Portable devices, Video systems, Lithium-ion battery, Reduce power
1前言

便携式设备中，低功耗一直是重中之重。考虑到越来越高的能源成本和全球变暖问题，墙上适配器供电的设备也越来越注重功耗问题。因此，发展趋势是在模拟芯片中集成更加智能的电源管理电路。对于视频滤波放大器，不但功耗要低，而且还应该具备视频负载检测、视频输入检测和控制电路，以便控制相应的工作模式。

越来越多的便携式设备，例如数码相机、蜂窝电话和便携式媒体播放器等，都开始逐渐增加复合视频输出的连接功能。这类设备中，连接在视频数／模转换器(DAC)之后的视频滤波放大器产生视频信号。如现有3.3V视频滤披放大器处理视频信号时，功耗为45W。

视频输出功能正在成为当今许多便携式电子产品的常见功能。由于这种功能通常属于辅助功能，在正常工作期间视频驱动器一般处于关闭状态，所以在评估视频放大器或视频驱动器时，工作电流和待机电流将是关键的参数。于是电池使用时间是便携设备的关键，这里首先要考虑低视频系统IC的功耗。出于这一考虑，如新一代视频滤波放大器能够工作在1.8V电压，功耗仅为12mW，功耗降低了近70%。

据此，我们将对为延长手持式视频系统的电池使用时间而必须降低视频系统的工作和待机功耗的问题迸行研讨，并对低功耗视频系统芯片特性作介绍。为此，首先应了介用于视频系统的电池基本特性，这是本文研讨内容的前提。

2 手持-视频系统应用中电池特征与能量消耗的基本理念

2.1手持-视频系统应用中的电池特征

⑴　电池的电路模型

锂离子电池是一款高密度的能量存储器件，其电路模型可简化为：只能工作在0℃-50℃温度范围，带有有效串联电阻(ESR)，有巨大容值的非线性时变电容,其电容值和ESR值依赖于电池的电压、电流和温度。击穿电压为4.3V，过充会缩短其寿命。

⑵　锂离子电池包的内部电子线路,见图1(a)所示

锂离子电池包至少包含1片安全芯片和1片双MOSFET管,至少包含2只引脚，一般情况下具有3只到4只引脚，很多还有其它功能，如电量计，真伪电池的识别IC，NTC热敏电阻，ID电阻。

(a)

(b)

图1(a)锂离子电池电池包的内部电子线路示意图；(b)锂离子电池充电曲线图

⑶　锂离子电池充电曲线见图1(b)所示

开始用恒流充电(CC-Constant Current),然后以恒压给电池充电(CV-ConstantVoltaqe),当充电电流降至CC电流的3％to10％的范围时结束充电(EOC-End of Charge)。典型的CC电流设在0.5C到1.0C之间，不要高于1.5C,更高的恒流充电电流会缩短恒流充电时段，同时延长恒压充电时段。

⑷　锂离子电池充电的其它要求

充电温度范围0℃to50℃；充电时间，若以1C的恒流充电率，则总充电时间不应超过3小时，如果所需时间比预期的长，则停止(充电周期限时)；高精度的4.1V或4.2V±50mV，切勿过充；过放电池的充电,-VBATVMIN时实施涓流充电／预充；自动重启充电周期，指示信号。

⑸　电池容量／电池寿命和充电电压

充电电压上升1％，则初始容量增加5％；长期处于高压情况下，电池老化的速度会更快；4.2V充电的电池寿命为500次；过充会缩短电池寿命，产生故障，并引发安全隐患；充电不足可以延长电池寿命。

⑹　过充和过放的危害

过充可以提高初始容量，但缩短电池寿命；过充或过放会导致电池芯容量的不可恢复性下降；如果过充，可能引发泄漏或者着火，甚至是爆炸。

⑺　保存时间

不同存放温度时的容量变化：

0℃时，对40％满充—年后电量减少2％；对100％满充—年后电量减少6％；

25℃时，对40％满充一年后电量减少4％；对100％满充—年后电量减少20％；

40℃时，对40％满充一年后电量减少15％；对100％满充—年后电量减少35％；

60℃时，对40％满充一年后电量减少25％；对100％满充—年后电量减少40％。

长期存放超过两个月，应将电池放置于阴凉处并且半充满电池。

⑻　锂电池特性小结

应该说电池寿命是便携设备中最重要的用户需求，即使用户渴望先进的多媒体功能，他们也不愿意得到这些功能而放弃长使用时间（如手机通话的时间）及待机时间。然而即便设计师延长了电池寿命，但正面临“新的需求”而会增加消耗更多功率。尽管电池技术在近几年在不断的进步，但改进效率的技术是在IC设计厂商面临的新任务，即更低的功率消耗，允许更好的功率管理。