一种基于2.5G和3G蜂窝电话电源管理解决方案

率模式的功能簇(也叫域)，举例来说，有些器件可支持电压与频率升降并可在不用时关掉，而有的则必须一直工作在较高有源功率状态且必须维持这种状态。第二，为了实现芯片级电源管理无缝组合，这些域必须通过标准方法相连以控制其功率状态。实现方法是给每个域一个功率"封套"(wrapper)，它使得域内的功率状态控制难题可用硬件来解决，并通过新出现的更成熟电路技术逐步改善。

　　第三，对于各个域之间共享的一些逻辑功能(如互连、中断和唤醒事件，以及片上时钟和电源)，必须通过监控相关域的功率状态分别对待。中断和唤醒事件的处理及两者之间的切换须根据功率状态变化而特别小心，因为这对于确保已关闭系统部件正常唤醒至关重要。

　　基带软件部分的功耗，主要取决于实时操作系统对于执行任务所需硬件功能的活动需求变化进行捕捉和建模的能力。软件电源管理分为三个主要部分。第一部分包括获得执行任务信息的各种途径，例如芯片哪些资源属于动态需要，以及为满足执行时限性能需要达到多高(最高频率和电压定为100%)。人们现正在开发API支持这一需要，但有些参数难以获取，因此应提供一种默认方式，将对外设等设备的访问请求(通常通过OS调用来进行)自动分类以增强该默认方式。

　　第二部分包括一个与任务调度程序相关的功率及时钟域调度程序，根据底层硬件能力和面临的时限要求唤醒或关闭各域、定义所需的电压水平和频率以及采取适当系统状态保存措施。该功率调度程序还将监控资源使用情况，并联合任务调度程序一起做出决定，以便使关闭时段尽可能长。

　　第三部分是根据OS的配置对未使用域功率状态进行静态分配。举例来说，这种分配可以决定未装相应驱动程序时是否可彻底关闭某外设资源。

　　图3显示了一个硬件分割与电源管理互连及软件堆栈结构，这种分布式电源管理方案的组合式硬软件结构已在一个3G终端基带芯片(基于0.1微米工艺)上进行了测试，结果表明，与传统时钟管理方案相比，新方案在工作期间泄漏电流降低了约10倍，待机模式下泄漏电流降低了约1,000倍。

　　模拟部分的挑战

　　虽然蜂窝手机的模拟功能并不是最耗电的，但模拟部分的功耗仍然很重要，为降低这部分功耗也进行了大量工作。

　　将模数转换器和数模转换器集成到系统基带逻辑功能中一直是降低蜂窝电话功耗的一条途径。虽然在特殊模拟工艺中，元件无法精确匹配以及更高电压带来了一些特殊挑战，但电路设计师创造性地想出了一种应对方法，即尽可能多地利用数字功能来控制和校准基本模拟模块，如ADC和DAC之类。

　　动态元件匹配就是这样一种技术，它利用一个可以切换到不同状态的元件矩阵，在电路性能上造成一种统计效果，即使得模拟功能执行起来就好像各个元件都已得到更好匹配一样。另一个技术是尽可能多地利用数字滤波，简单地把滤波任务更多移到数字领域以降低对模拟性能的要求。

　　将ADC和DAC集成还减少了IC间高速数字接口所用引脚数，从而降低功耗。在集成ADC或DAC时，由于系统基带处理器上的一个模拟端口可以取代一个数字接口，因此接口的功耗会降低，系统数字噪声耦合也将降到最小。

　　RF与功率控制问题

　　蜂窝手机的RF部分包括一个发送功率放大器和一个小信号收发器，目前的趋势是采用先进的CMOS技术或细间距锗化硅工艺降低收发器中的功耗，应用特殊的硅DMOS工艺或砷化镓技术降低功率放大器的功耗。

　　在向2.5G和3G无线接口技术发展时，要求采用能使蜂窝电话功率放大器呈现更高线性度的新调制方案。由于更严格的线性度要求通常会使功率放大器效率损失差不多10%至20%，因此设计人员们正在研究新的技术以克服这些挑战，预失真就是这样一种技术，它根据功率放大器的非线性度来改变输入信号，从而使功率放大器在生成高精确度调制的同时工作于更高效率上。

　　当输出功率低于峰值时，功率放大器效率也会严重下降。由于手机在使用时通常很少接近峰值输出功率(只有当用户离蜂窝发射塔距离差不多最远时才会用到)，因此有些手机设计现在采用DC/DC转换器来恢复较低输出功率时的效率。在正常使用情况下，DC/DC转换器效率导致的最大输出功率效率损失，完全可以通过对较低功率下的效率提高来补偿。

　　在电源管理部分，集成也是一个非常重要的趋势。现代处理器设计*率域的大量使用、动态电压升降以及对额外电路偏压控制的需求，都使得系统处理器电源管理问题十分复杂。此外，集成的模拟功能需要非常干净的电源，为此最好将为模拟功能供电的电源调节器彻底集成。

随着RF/基带集成的出现，一些公司宣布集成的蓝牙射频与蜂窝射频很可能随后出现，届时对干净片上电源调节要求将更加