از یک آی سی ساده برای افزایش عمر باتری گوشی خود استفاده کنید

著者：Iflowpower – Olupese Ibusọ Agbara to ṣee gbe

کاهش مصرف برق تلفن همراه و افزایش عمر باتری آن هدف هر مهندس طراحی تلفن همراه است. مهندسان طراح به طور مداوم پخش کننده های MP3، دوربین ها و ویدیوهای تمام موتور مانند تلفن های همراه مدرن را اضافه می کنند که همچنان مصرف برق را به حداقل می رساند. کاهش ولتاژ منبع تغذیه تراشه مهم تلفن همراه (مانند تراشه باند آنالوگ و تراشه باند پایه دیجیتال) - ممکن است 2 باشد.

8 ولت یا حتی 1.8 ولت - روشی برای کاهش مصرف برق. اما زمانی که مهندس طراح باید یک یا چند تراشه پشتیبانی با ولتاژ تغذیه بالا را حفظ کند، مشکل وجود دارد.

رایج ترین آن این است که عملکرد اضافی گوشی های هوشمند بالاتر خواهد بود. یکی از مثال ها آهنگ زنگ رشته است، زیرا محدوده پیک سیگنال صوتی حدود 3.2 ولت است، بنابراین مداری که رخ می دهد و این آهنگ های زنگ را ارسال می کند، معمولا 4 است.

ولتاژ منبع تغذیه 2 ولت به این ترتیب، مشکلاتی در رابط بین مدارهای بیس باند و آهنگ زنگ رخ می دهد. برای نشان دادن این مشکل، باید از یک سوئیچ آنالوگ برای تغییر صدا یا آهنگ زنگ به بلندگو به عنوان مثال استفاده کنیم.

برای تبدیل این دو نوع مدار بر روی یک بلوک (PCB)، از توان مصرفی استفاده می شود یا از کلید آنالوگ درایو منطقی دیجیتال ولتاژ پایین در تراشه باند پایه استفاده می شود. با این حال، باید توجه داشت که روش دوم ممکن است مصرف برق به دست آمده از تراشه باند پایه را برای کاهش ولتاژ منبع تغذیه از دست بدهد، زیرا زمانی که سوئیچ آنالوگ در حالت غیر ایده آل کار می کند، جریان پرفیوژن زیادی وجود خواهد داشت. یک راه ساده برای حل این مشکل، تغییر منطق دیجیتال از تراشه باند پایه برای حفظ تراشه باند پایه برای صرفه جویی در مصرف انرژی با استفاده از 1 است.

ولتاژ 8 ولت، اما این روش باید ولتاژ بالاتر باشد، راننده باید در ولتاژ بالاتر کار کند. هر چیپ موجود در گوشی شما برای توضیح بیشتر این روش، نحوه تراز کردن مبدل، اجازه دهید ببینیم جریان در واقع کجا جریان دارد.

همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، ورودی دیجیتال سوئیچ آنالوگ یک بافر اصلی CMOS است که از ترانزیستورهای PMOS و NMOS متصل به اینورتر تشکیل شده است. سیگنال را به پین ​​ورودی I/P بافر اضافه کنید. هنگامی که ولتاژ ورودی بالاتر از ولتاژ بالای ورودی (VIH) است، ولتاژ خروجی بافر VDD (ولتاژ منبع تغذیه) است، زمانی که ولتاژ ورودی کمتر از ولتاژ پایین ورودی (VIL) است، ولتاژ خروجی بافر GND (زمین) است.

این تضمین می کند که ولتاژ گیت سوئیچ آنالوگ ولتاژ یک منبع تغذیه است و در نتیجه محدوده سیگنال آن را ایجاد می کند. نظارت همزمان منحنی مشخصه IV نشان داده شده در شکل 2 در حین نظارت بر ولتاژ ورودی از 0 تا ولتاژ ورودی اسکن VDD. هنگامی که ولتاژ ورودی هر ولتاژ انتهایی ولتاژ منبع تغذیه باشد، IDD به حداقل (0μA) کاهش می یابد.

با این حال، هنگامی که ولتاژ ورودی نزدیک به نقطه پرش بافر است، IDD به طور چشمگیری افزایش یافته است. بنابراین، هنگامی که ولتاژ ورودی دیجیتال اعمال شده به انتهای I / P ولتاژ منبع تغذیه باشد، سوئیچ آنالوگ حداقل مصرف برق را مصرف می کند. منحنی مشخصه دارای منحنی مشخصه به دلیل لوله های سوئیچ NMOS و PMOS است که در طراحی بافر استفاده می شود، در واقع به عنوان یک مقاومت کنترل ولتاژ.

مشخصات این تراشه ها به شرح زیر است: VGS> VT-> ترانزیستور Tube Tutor ترانزیستور VGS برای تشکیل ولتاژ آستانه خاموش می شود و زمانی که ولتاژ بالاتر از ولتاژ باشد یک کانال رسانا بین منبع و درین تشکیل می شود. ترانزیستور NMOS Vt 0.9 ولت است، ترانزیستور PMOS Vt -0 است.

9V. بنابراین، زمانی که ولتاژ ورودی 0 ولت است، PMOS (M1) در حالت روشن است و خروجی مرحله اول VDD است. در مرحله دوم، دستگاه NMOS (M5) در حالتی است که خروجی کل بافر 0 ولت است.

افزایش ولتاژ ورودی بافر (قبل از رسیدن به حداکثر جریان) باعث امپدانس M1 (شروع به خاموش شدن M1) و m5 کاهش امپدانس (M5 شروع به روشن شدن) می شود، سپس شاهد VDD و GND خواهیم بود. کانال هایپر امپدانس تشکیل شد. افزایش بیشتر ولتاژ ورودی باعث ایجاد تنها یک ترانزیستور در جفت ترانزیستور ورودی و خروجی بافر می شود.

ما از اصول بالا برای ادامه تجزیه و تحلیل نمونه‌های سوئیچ آنالوگ استفاده می‌کنیم، از سوئیچ‌های آنالوگ ADG884 Adi برای جابه‌جایی بین حلقه‌های چرخان تلفن همراه و گفتار استفاده کنید. سیگنال کنترل از تراشه باند پایه دیجیتال 1.8 ولت است.

همانطور که در شکل نشان داده شده است. 2، اگر سوئیچ شبیه سازی شده مستقیماً با سیگنال دیجیتال 1.8 ولت هدایت شود، جریان منبع تغذیه باید 120μA باشد.

اگر ولتاژ ورودی دیجیتال سوئیچ آنالوگ بالاتر از 3.8 ولت باشد، در واقع مصرف برق باید 0 باشد. بنابراین، برای اینکه سوئیچ آنالوگ در کمترین منطقه قدرت کار کند، سیگنال دیجیتال تراشه باند پایه دیجیتال به ولتاژ بالاتر تبدیل می شود.

پکیج فوق کوچک SC70 Adi و معمولا فقط 0.1μA جریان مصرف می کند، زیرا مبدل سطح برای این کار بسیار مناسب است. همانطور که در شکل نشان داده شده است.

3، می توان آن را به ولتاژ منبع تغذیه تراشه باند پایه و ولتاژ منبع تغذیه سوئیچ آنالوگ متصل کرد و سطح منطقی بین دو تراشه را تبدیل کرد. البته سوئیچ آنالوگ در مثال بالا می تواند هر تراشه ای باشد که با ولتاژهای بالاتر کار می کند. تلفن های همراه معاصر از چندین مدار مجتمع CMOS (IC) برای تکمیل عملکردهای مختلف مانند صدا و تصویر و دوربین های دیجیتال تشکیل شده اند.

این آی سی ها معمولاً تحت هر ولتاژی بین 5 ولت تا 1.8 ولت کار می کنند که گاهی اوقات حتی ولتاژ منبع تغذیه کمتری دارند. به طور خلاصه، ما از سطوح انرژی صرفه جویی برای افزایش عمر باتری استفاده می کنیم.

فاکتورهای زیر باید در نظر گرفته شود: تلفن های همراه ارزان قیمت معمولاً از باتری با ظرفیت 600 میلی آمپر ساعت استفاده می کنند. مدت زمان آماده به کار باتری گوشی رده پایین 300 ساعت (HR) و جریان اسمی آن 2 میلی آمپر است. اگر تغییر سطح انجام نشود، کلید آنالوگ استفاده شده در این مثال جریان 4 را جذب می کند.

8٪، اما اگر فقط سطح فوق تبدیل شود، فقط 0.04٪ جریان جذب می شود.