能够实现电能的回收和利用的CoolHD技术

什么是CoolHD技术?

随着新型消费类电子设备的不断增多，我们对能源的需求也在日益增加。很多国家开始对设备能源消耗做出规定，而能源的回收和利用也成为一个现实而独特的解决方案。硅谷数模半导体是CoolHD技术的研发者和推广者。该技术能够回收被浪费的电能，使其被重新利用来为芯片供电。这意味着CoolHD技术在将高清多媒体内容显示到数字电视时，不需要从便携设备电池中摄取电能，即实现了零功耗。在这一过程中，这一独特技术能够延长便携设备电池寿命，增长设备续航时间，减少充电次数，因此提高设备了使用效率，为终端用户带来更长时间和更好的使用效果。

从基本的连接原理谈起 想要完全了解CoolHD技术与其优势，我们需要先明白两个音视频设备之间的基本电子连接原理。除了无线设备，任何两个音视频设备之间的连接需要通过线缆来传输多媒体数据，这个线缆连接被称为“DC Couple”(直流耦合)或“AC Couple”(交流耦合)。对多媒体连接来说，音视频设备负责输出数据的是“源端”或“发送端”，而接收数据设备则是“终端”或“接收端”。

图1 – 源端与终端之间的直流耦合连接

在直流耦合连接中(见图1)，源端与终端音视频设备的线缆连接中没有无源元件阻挡DC电流。图中的晶体管直流耦合连接未显示半导体设备两端其他的驱动晶体管。接收端的终端电阻提供两端所需的上拉电压。源端设备在连接中与终端设备沟通需要其自己的电源。同样，终端设备接收源端设备出来的数据也需要其自己的电源。这样，电流在线缆中直接流通使得两个音视频设备传输所需数据。最重要的是在直流耦合连接两端的晶体管需要能够承受并转换到同样的电压。

图2 – 源端与终端之间的交流耦合连接

在交流耦合连接中(如图2)，两个音视频设备之间使用的是电容耦合。电容器阻挡直流电流通过两个设备，只允许交流电流通过。这样，设备一端的变动率传到另外一端，同时阻碍电流直接通过。不像直流耦合连接，交流耦合连接两端的晶体管不需要有同样的电压。

因此，交流耦合能够使集成电路设备在不同电压下工作，有助推进集成电路设备向深亚微型技术发展的趋势。另外，深亚微米技术中为减少功耗而降低了集成电路设备电压。电子设备业内为能够提高功能的兼容性和集成度同时降低成本，通常会研发SoC。所以，深亚微型技术在提高集成度的同时也降低功耗。与此同时，集成电路设备是不同的工艺生产的，因此，互相之间会有电压差异。交流耦合连接能够驱动数据在不同电压的两个集成电路设备中传输。两端可以互相沟通其电压变动率定义。但不管是直流耦合还是交流耦合，音视频设备在互相沟通传输数据的过程中，终端和源端都在不停的消耗电能。

高清互联互通的需求日益增大 HDMI主要是为能够直接插到墙上电源上取电的消费类电子设备而设计的。虽然芯片制造商们一直想提高SoC的功能集成度，而降低功耗对他们来说并不重要。在过去几年里便携式多媒体设备和超智能手机陆续问世，它们的处理能力接近普通计算机，但它们的小体积和小屏幕成为提供更好用户体验的路障。自高清电视的推出，消费者已经非常适应在大屏幕上欣赏高清内容。便携式产品集成高清内容处理能力带动了将这些小型设备与大型高清显示器连接的需求。

硅谷数模(Analogix)有着雄厚的数模混合信号设计和HDMI标准技术的积累，研发了独特的电能回收利用执行构架。HDMI技术在两音视频设备的直流耦合连接这一原理上运行。也就是说，源端或发送器负责输出高清内容至终端或接收器。硅谷数模成功研发了一种创新的直流耦合连接执行方式，该技术能够回收源端中浪费掉的电能，然后重新加以利用，使得源端无需外接电源。这一技术被称为CoolHD技术。

CoolHD技术实现电能的回收和利用 往往复杂的技术实施方式可以用很简单的语言来描述，而在下一代集成电路计设计模式中，这些简单的描述方式可帮助我们改变其设计规范。为了不过于复杂化本文，我们无需完全了解HDMI技术，只需要探讨一个系统中两集成电路设备通过一条线缆连接的直流耦合连接。

图3 – CoolHD技术实施构架框图

CoolHD技术的实现过程如图3所示，该技术正在申请专利。在直流耦合连接中，源端(发送器)和终端(接收器)通过线缆连接，连接中到终端的电能大多变成热量在终端和连接中散失，并最终通过连接到地被浪费掉。

在图3中，CoolHD发送器通过线缆与标准接收器以直流耦合方式连接。图中红线区域中显示源驱动器到地连接中加入了CoolHD电路。这些CoolHD电