外部电源设计中新技术与芯片的应用

4 利用智能电源管理技术节省能源

近几年来，电源管理技术有飞跃的发展，可供选择的设计方案也越来越多。政府环保团体及消费者不断向电子产品厂商施加压力，敦促他们在增加产品功能的同时，也必须降低系统的能耗。目前，便携式电子产品市场的发展尤其令人瞩目。例如，无线通信产品不断推陈出新，功能也越趋多样化，是带动整个市场发展的功臣。照目前的发展趋势看，移动电话、个人数字助理、MP3播放机、数字相机及便携式电子游戏机都朝着外型更小、速度更高、功能更齐备的方向发展。为了确保/通话时间/(即电池寿命)可以延长至满意的水平，工程师便一直致力于改善电源供应子系统的设计。

便携式电子产品的电池寿命取决于两个关键因素，其一是电源转换效率，而另一个因素是系统的能源管理方法。电源转换系统负责将电池的供电电压尽量以最高的效率转为设计规定的供电干线电压，而能源管理系统则针对实际的应用情况，实时提供刚好能满足其需要的供电，以节省能源。

4.1利用Power Wise技术降低能耗

新-代的节能技术侧重于调节处理器的频率及电压以降低能耗。对于以电池供电的系统来说，究竟系统能否长时间处于开启状念，取决于其能耗的大小。单单降低其频率只会减少其平均功耗，但不会减少某一计算上作所需耗用的能源。系统电压必须调低，才可真正是节省能源。动态电压调节(DVS)及自适应电压调节(AVS)这两种电源管理技术都可降低系统电压.

⑴ 什么是自适应电压调整？该技术有哪些优点？

用于跟踪系统处理器性能变化的嵌入式自适应电源控制器(APC)作出自适应电压调整。APC通过一个Power Wise高速低电源接口将系统处理器的频率、温度和处理变化准确地传递给外部适应电源管理芯片。然后，该电源管理单元根据性能需求自动调整系统处理器的供给电压。以前的电压调整方案都是开环回路。CPU控制在频率/电压检查表中维护的电压，通过一个专用接口和电源管理电路来提供电压。检查表中的值是否是假与最糟糕情况下的值。自适应电压调整减轻了CPU干扰并降低了闭环回路方式的电压。Power Wise技术提供的自适应电源管理与ARM的Intelligent Energy Manager提供的准确动态性能设置相结合，提供了空前理想的结果。

⑵ 动态电压调节(DVS)技术先是将不同的电压及频率配对成不同的组合，调节时便根据实际需要挑选最适用的电压/频率组合。

己可提供多款电源管理集成电路PMIC，其中包括可支持DVS模式的LP3906、LP3907，以及可支持DVS和AVS两种模式的LP5550、P5551及LP5552。动态电压调节(DVS)技术可以节省耗电及能源，还为供电电压预留一些额外的空间，以支持不同工艺及温度的系统，这个预留的额外空间虽然足以应付最环的情况，但实际应用时便会浪费较多耗电。我们只要关闭系统的电源供应环路，控制环路便可灵活调节操作电压，并将之降至最低，以便尽量节省能源。Power Wise技术便是利用这个方法节能。

4.2 Power Wise特征

Power Wise接口(PW)可以支持智能的能源管理系统。Power Wise是一种针对系统整体需要的能源管理技术，确保以电池供电的电子产品可利用自适应电压调节(AVS)技术以及控制不同状态的切换。Power Wise技术采用闭环AVS系统搭配高速的串行电源管理总线，确保处理器无论在任何时候，以任何频率操作，都可采用最低的电压，以便将动态能耗降至最低。

Power Wise技术也可为处理器的电位提供偏压。由于供电电压Vdd已调低，以减少动态损耗，晶体管的阈值电压也必须调低，以确保驱动电压可以保持在较高的水平，但缺点是漏电与静态功率损耗会增加。只要为电位阱提供反向偏压，漏电便会减少。此外，以同-供电电压(Vdd)为例来说，也为电位阱提供正向偏压，以提高驱动电压。

可以支持Power Wise闭环AVS功能的标准系统配置必须有以下的基本元件：内置于处理器之内的先进电源控制器、设有PWI从属器的电源管理集成电路，以及将两者连接一起的双线PWI串行总线。电源管理集成电路负责为处理器提供电压，电压大小则由先进电源控制器内的PWI主控器负责调节，辨法是由主控器将有关的命令传往PWI从属器，再由相关的电路进行调节。

先进电源控制端负责接收主处理器的命令，为电压控制过程提供一个不受处理器影响的操作环境，以及实时跟踪逻辑电路的操作速度。先进电源控制器永远处于戒备状态，不断监测系统的一切参数，例如，系统温度、负载、瞬态、工艺及其他有关的变动都会受到监测。每当先进电源控制器收到有关频率即将转变的消息，便会先行做出研判，以确定若以新频率操作，系统最少需要多少供电才称为可稳定操作。整个过程由闭环电路负责监控，例如先进电源控制器先将电压调节命令经由PWI接口传送到PWI从属器，然后再由伺服装置将电压凋节到适当的水平。