四季彩登陆便携式电子产品低功耗电路的设计技巧和分析

  跟着电子产物的疾速生长,百般各样的电子产物越来越充足,越发是便携式的电子产物,MP3、MP4、手机、便携式DVD、便携式数字电视、便携式车载自愿导航体系GPS、便携式札记本电脑等等,而且他们的效用越来越巨大、越来越充足,体积也越来越细密,因此说便携式电子产物的生长趋向必将是更小、更轻和效用更巨大。

  那么正在产物体积不加大乃至减小的环境下怎样确保具有充足巨大效用产物的电池放电年光?产物的体积不加大乃至减小,也就意味着产物内置电池的体积和电池容量不加大乃至减小,换句话便是说正在内置电池容量不加大乃至减小的环境下怎样确保同效用或更充足巨大效用的产物的单次放电运用年光?那么谜底只要1个:更低功耗的打算。

  例如墟市风行时尚的电子产物便携式DVD,跟着不时弥补的效用需求MP3、MP4、Divx、USB、Card Reader、数字电视模块等等,怎样正在同样乃至更低的电池容量环境下确保产物正在弥补这些效用后的放电运用年光不删除?这从功耗看法来看对咱们打算职员提出了更高的央浼,也将变得尤其具有挑拨性。当然节俭便是缔造,若何样能用起码的能量来使整机产物阐发出最大的功用,这也便是低功耗打算的事理所正在。

  下面以便携式DVD产物为例,说一说正在的确的打算中若何样来优化功耗电途打算,使其达成低功耗。最初说一下功耗的观念,功耗是一共的电器筑筑都有的一个目标,指的是正在单元年光中所泯灭的能源的数目,单元为W。

  现正在正在便携式DVD体系中首要蕴涵以下4个局部:TFT液晶显示屏、主板、机芯和电池,除主板以外的其余3个部件可能通过对照来拣选使器材有更低功耗的品牌部件;可是主板只可通过的确的打算来消重功耗,主板共以下4个模块:主芯片及其外围电途、电源执掌局部(搜罗TFT的电源执掌局部)、音视频局部和机芯马达驱动局部,这此中主芯片及外围电途模块和机芯马达驱动模块正在低功耗打算方面通过对照拣选具有更低功耗的器件就可能,因此电源执掌局部和音频功放局部的低功耗打算最为合节和紧要,当然产物内部的体系软件对消重整机的功耗也起着紧要的效率。下面我先从电源执掌局部及音频局部来举行打算优化的叙述和领悟。

  最初,对电源执掌局部,这必要把外部电压转换为体系各芯片所需任务电压的电压转换器件来达成。可是电源的转换功效不或者到达100%,正在转换经过中肯定存正在功率损耗,那咱们的职责便是通过的确的打算领悟来拣选电压转换功效对照高的器件来尽量的删除功率的损耗。

  咱们可能采用低压差线性稳压器(LDO),电荷泵和基于电感的DC/DC转换器将外来电压转换成体系所需的差别任务电压。低压差线性稳压器(LDO)只可将输入电压转换为更低的输出电压。正在实践利用中,其功耗为P = (Vin - VOUT) * IOUT。当输入与输出电压相差较大,且输出电流也大的环境下,LDO自身泯灭的功率就尽头大,并爆发相应的热量。因此说LDO的功效正在压差较大输出电流较大的时刻功效是对照低的,LDO卓殊适合于低电流,压差较小,或对电源噪声央浼较高的场地;电荷泵采用电容来达成能量转换,可达成反压、倍压和稳压等变换,功效为80%独揽。受电容容量及尺寸控制,电荷泵输出电流和电压都有限。DC/DC转换器采用低阻抗的开合(如MOSFET)以及电感等储能元件,达成降压和升压等转换。DC/DC转换器减小了电压变换经过中的功率损耗,功效高达90%以上。同时开合频率很高,减小了外部电感和电容的尺寸。

  通过对以上三种电压变换器件的对照领悟,DC/DC转换器的功效较高又能达成较大的电流输出,因此是咱们便携式产物电源转换的首选。因此正在目前便携式电子产物的打算中大批采用了DC/DC。正在拣选DC/DC的时刻因为各个公司的打算差别正在功效上也有所区别,这就必要咱们做打算的正在拣选这些器件的时刻必定要防卫其功效的凹凸,有须要咱们本身亲身来测一下,正在咱们的任务平台上有没有用率这方面的上风。正如上面所说的LDO卓殊适合于低电流,四季彩登陆压差较小,或对电源噪声央浼较高的场地,再有便是它有较昭着的价值上风,若是采用输出电流较大得DC/DC,对咱们的分娩本钱来说也是一种虚耗。这也使得咱们正在打算的时刻也要探究正在压差和电流都不大的环境下来拣选它,例如说咱们体系顶用到的1.8V,它对纹波的央浼对照高且电流不大,可能从3.3V通过降压来达成,压差也不大,四季彩登陆正在这里采用一颗LDO来达成。再一个便是要尽量选用任务电压较低的主芯片,大凡来说任务电压低的芯片功耗也会相应的消重,因此选用低电压任务的主芯片也有助于功耗的消重。

  低功耗打算并不但仅是为了省电,更众的好处正在于消重了因为功耗的牺牲而爆发的热量,跟着筑筑温度的消重,器件寿命则相应拉长(半导体器件的任务温度每抬高10度,寿命则缩短一半),同时因为电流的减小也删除了电磁辐射和热噪声的搅扰。

  其次,对音频局部来说,首要是音频放大器件(Audio Amplifier),现有的功率放大器有A类、B类、AB类和D类,这此中D类放大器的功效最高,A类、B类和AB类线性放大器输出级都必要供应不小的偏置电流。此中A类放大器的功效最低大凡不消。而D类放大器不必要偏置电流,因此具有较高的功效,或许大大拉长电池寿命。因此正在便携式电子产物中D类放大器应当是最好的拣选。可是由于本钱上现正在D类放大器还没有上风,因此大局部的便携式电子产物中依然采用的众是AB类放大器。下面中心先容一下AB类和D类放大器对照D类放大器的功效上风。典范的AB类放大器功效最高只可到达50-70%,而典范的D类放大器与之比拟,功效可达85%,越发是正在低功率输出方面D类放大器比AB类放大器能积储更众的能量。纵然是全功率或低功率输出,功效方面也更为特出。根本的D类放大器外面(如图1)是给定的小模仿信号行动功率放大器的输入。功率放大器内部调制器将模仿转换成数字信号(因此正在某种事理上来说它是一种数字攻放),如脉宽调制(PWM),但它仍旧是一个微小的数字信号。然后,桥接放大器将数字信号的振幅放大。然后将高幅度数字信号转换回模仿输出。正在这种环境下,放大器就可能全体任务正在开合形态,正在开合形态晶体管的功效是很高的,由于正在全体导通的时刻晶体管的电流很大,可是电压很小;正在截至的时刻加正在晶体管的电压很高,可是流过得电流很小。同时正在没有音频信号时使晶体管全体任务正在截至形态,云云就可能尽量得删除功率的损耗,使其任务正在高效的形态。正在这里若是采用 D类放大器则可能比AB类的功效抬高一倍。这类放大器正正在越来越众的被利用正在便携式产物中。正在便携式 DVD中依然被大批采用。

  再有便是前面提到了软件对抬高整机的功效也起着至合紧要的效率,由于通过软件对I/O口的负责来达成电源的有用负责,对I/O举行筑树,使它只正在任务时泯灭功率,例如对咱们便携式DVD TFT的电源执掌局部来说,合屏的时刻,最好可能把去屏的一共电压都合掉,咱们现正在有的做法是只将高压板爆发的布景等的高压合掉,可是FAN5331爆发的正负压及其他屏的模块必要的电压依然正在任务,这就会形成不须要的功率损耗。现正在咱们可能通过I/O口直接负责FAN5331的始能端(EN),云云正在合屏的时刻直接将FAN5331合掉,云云使统统屏的模组都处正在合断形态,使泯灭的功率到达最优化。

  其他必要防卫的地轻易是:正在咱们的体系中有良众信号必要上拉或者是下拉,当然信号必要上下拉的来因良众,但也不是个个都要拉。上下拉电阻拉一个纯洁的输入信号,电流也就几十微安以下,但拉一个被驱动了的信号,其电流将达毫安级。有人以为加了上下拉,这些信号的任务形态会尤其安靖,可是这使整机的功耗也随之弥补。因此正在打算的时刻要搞了然哪些信号是必要要上拉的,若是可能不上拉的尽量不要用。

  基于以上所说,这对咱们打算者来说务必具备正在有限的功率目标下达成更高电途功能的才华,其余还要餍足根本的体系功能目标央浼、和本钱标的央浼。咱们必要留神领悟体系中一共部件的功率环境,来举行合理的拣选硬件电途打算所涉及的器件和芯片,供应出最好的打算计划。

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