გამოიყენეთ მარტივი IC თქვენი ტელეფონის ბატარეის მუშაობის გასაგრძელებლად

Awdur: Iflowpower - Leverantör av bärbar kraftverk

მობილური ტელეფონის ენერგიის მოხმარების შემცირება და მისი ბატარეის ხანგრძლივობის გახანგრძლივება არის თითოეული მობილური ტელეფონის დიზაინის ინჟინრის მიზანი. დიზაინერები მუდმივად ამატებენ MP3 ფლეერებს, კამერებს და სრულ მოტორულ ვიდეოებს, როგორიცაა თანამედროვე მობილური ტელეფონები, რაც გააგრძელებს ენერგიის მოხმარების მინიმუმამდე შემცირებას. შეამცირეთ მობილური ტელეფონის მნიშვნელოვანი ჩიპის ელექტრომომარაგების ძაბვა (როგორიცაა ანალოგური საბაზისო ჩიპი და ციფრული საბაზისო ჩიპი) - შეიძლება იყოს 2.

8V ან თუნდაც 1.8V - ენერგიის მოხმარების შემცირების მეთოდი. მაგრამ როდესაც დიზაინერმა ინჟინერმა უნდა შეინარჩუნოს ერთი ან მეტი დამხმარე ჩიპი მაღალი მიწოდების ძაბვით, არის პრობლემა.

ყველაზე გავრცელებული ის არის, რომ სმარტფონების დამატებითი ფუნქცია უფრო მაღალი იქნება. ერთ-ერთი მაგალითია სიმებიანი ზარის მელოდია, რადგან აუდიო სიგნალის პიკის დიაპაზონი არის დაახლოებით 3.2 ვ, ამიტომ წრე, რომელიც წარმოიქმნება და გადასცემს ამ ზარის მელოდიას, ჩვეულებრივ, არის 4.

2 ვ დენის მიწოდების ძაბვა. ამ გზით, პრობლემები წარმოიქმნება ბაზის ზოლსა და ზარის მელოდიის სქემებს შორის ინტერფეისში. ამ პრობლემის საილუსტრაციოდ, ჩვენ უნდა გამოვიყენოთ ანალოგური გადამრთველი ხმის ან ზარის მელოდიის გადასართავად დინამიკზე, როგორც მაგალითად.

ამ ორი ტიპის სქემების ერთსა და იმავე ბლოკზე (PCB) გადასაყვანად გამოიყენება ენერგიის მოხმარება, ან გამოიყენება დაბალი ძაბვის ციფრული ლოგიკური დისკის ანალოგური გადამრთველი საბაზისო ზოლის ჩიპში. თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ ამ უკანასკნელმა მეთოდმა შეიძლება დაკარგოს ბაზისური ჩიპიდან მიღებული ენერგიის მოხმარება ელექტრომომარაგების ძაბვის შესამცირებლად, რადგან როდესაც ანალოგური გადამრთველი მუშაობს არაიდეალურ რეჟიმში, იქნება ბევრი პერფუზიის დენი. ამ პრობლემის გადასაჭრელად ერთი მარტივი გზაა ციფრული ლოგიკის შეცვლა საბაზისო ზოლის ჩიპიდან, რათა შეინარჩუნოს ბაზის ზოლის ჩიპი ენერგიის დაზოგვის მიზნით 1-ის გამოყენებით.

8 ვ ძაბვა, მაგრამ ეს მეთოდი უფრო მაღალი ძაბვის უნდა იყოს, მძღოლმა უნდა იმუშაოს მაღალ ძაბვაზე. ნებისმიერი ჩიპი თქვენს ტელეფონში. ამ მეთოდის შემდგომი ახსნის მიზნით, როგორ გავათანაბრო კონვერტორი, ვნახოთ, სად მიედინება რეალურად დენი.

როგორც ნაჩვენებია სურათზე 1, ანალოგური გადამრთველის ციფრული შეყვანა არის ძირითადი CMOS ბუფერი, რომელიც შედგება PMOS და NMOS ტრანზისტორებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ინვერტორთან. დაამატეთ სიგნალი ბუფერის I/P შეყვანის პინში. როდესაც შეყვანის ძაბვა უფრო მაღალია, ვიდრე შემავალი მაღალი ძაბვა (VIH), ბუფერის გამომავალი ძაბვა არის VDD (ელექტრომომარაგების ძაბვა), როდესაც შეყვანის ძაბვა დაბალია შეყვანის დაბალი ძაბვის (VIL), ბუფერის გამომავალი ძაბვა არის GND (დამიწება).

ეს უზრუნველყოფს, რომ ანალოგური გადამრთველის კარიბჭის ძაბვა არის ენერგიის წყაროს ძაბვა, რითაც ხდება მისი სიგნალის დიაპაზონი. IV მახასიათებელი მრუდის ერთდროული მონიტორინგი, რომელიც ნაჩვენებია სურათ 2-ში, შეყვანის ძაბვის მონიტორინგის დროს 0-დან VDD სკანირების შეყვანის ძაბვამდე. როდესაც შეყვანის ძაბვა არის ელექტრომომარაგების ძაბვის ნებისმიერი ბოლო ძაბვა, IDD ეცემა მინიმუმამდე (0μA).

თუმცა, როდესაც შეყვანის ძაბვა ახლოსაა ბუფერის გადახტომის წერტილთან, IDD მკვეთრად გაიზარდა. ამიტომ, როდესაც ციფრული შეყვანის ძაბვა, რომელიც გამოიყენება I/P ბოლოზე, არის ენერგიის წყაროს ძაბვა, ანალოგური გადამრთველი მოიხმარს ენერგიის მინიმალურ მოხმარებას. დამახასიათებელ მრუდს აქვს დამახასიათებელი მრუდი NMOS და PMOS გადამრთველი მილების გამო, რომლებიც გამოიყენება ბუფერულ დიზაინში, ფაქტობრივად, როგორც ძაბვის კონტროლის რეზისტორი.

ამ ჩიპების მახასიათებლები შემდეგია: VGS> VT-> ტრანზისტორი მილის დამრიგებელი VGS ტრანზისტორი გამორთულია ზღვრული ძაბვის შესაქმნელად და წყაროსა და დრენაჟს შორის იქმნება გამტარ არხი, როდესაც ძაბვა ძაბვაზე მეტია. NMOS ტრანზისტორი Vt არის 0.9V, PMOS ტრანზისტორი Vt არის -0.

9V. ამიტომ, როდესაც შეყვანის ძაბვა არის 0V, PMOS (M1) ჩართულია, ხოლო პირველი ეტაპის გამომავალი არის VDD. მეორე ეტაპზე NMOS (M5) მოწყობილობა იმყოფება ისეთ მდგომარეობაში, რომელშიც ბუფერს აქვს საერთო გამომავალი 0 ვ.

ბუფერული შეყვანის ძაბვის მატებამ (მაქსიმალურ დენის მიღწევამდე) გამოიწვია M1-ის წინაღობა (M1 გამორთვა დაიწყება) და m5 წინაღობის ვარდნა (M5 დაიწყო ჩართვა), შემდეგ დავინახავთ VDD და GND. ჩამოყალიბდა ჰიპერ წინაღობის არხი. შეყვანის ძაბვის შემდგომი გაზრდა გამოიწვევს მხოლოდ ერთ ტრანზისტორის ბუფერის შემავალ და გამომავალ ტრანზისტორი წყვილებში.

ჩვენ ვიყენებთ ზემოხსენებულ პრინციპებს ანალოგური გადამრთველის ინსტანციების ანალიზის გასაგრძელებლად, განიხილეთ Adi-ს ADG884 ანალოგური გადამრთველების გამოყენება მობილური ტელეფონის დატრიალებულ რგოლებსა და მეტყველებას შორის. საკონტროლო სიგნალი ციფრული ბაზისური ჩიპიდან არის 1.8 ვ.

როგორც ნაჩვენებია ნახ. 2, თუ სიმულირებული გადამრთველი პირდაპირ მოძრაობს ციფრული სიგნალით 1.8 ვ, ელექტრომომარაგების დენი უნდა იყოს 120 μA.

თუ ანალოგური გადამრთველის ციფრული შეყვანის ძაბვა 3.8 ვ-ზე მეტია, მაშინ ენერგიის მოხმარება რეალურად უნდა იყოს 0. ამიტომ, იმისათვის, რომ ანალოგური გადამრთველი მუშაობდეს ყველაზე დაბალი სიმძლავრის ზონაში, ციფრული ბაზისური ჩიპის ციფრული სიგნალი გარდაიქმნება უფრო მაღალ ძაბვაზე.

Adi-ს SC70 ულტრაპატარა პაკეტი და ჩვეულებრივ მოიხმარს მხოლოდ 0.1μA დენს, რადგან დონის გადამყვანი ძალიან შესაფერისია ამ სამუშაოსთვის. როგორც ნაჩვენებია ნახ.

3, ის შეიძლება დაუკავშირდეს ბაზისური ჩიპის კვების ძაბვას და ანალოგური გადამრთველის ელექტრომომარაგების ძაბვას და გადაიყვანოს ლოგიკური დონე ორ ჩიპს შორის. რა თქმა უნდა, ზემოთ მოყვანილ მაგალითში ანალოგური გადამრთველი შეიძლება იყოს ნებისმიერი ჩიპი, რომელიც მუშაობს მაღალ ძაბვაზე. თანამედროვე მობილური ტელეფონები შედგება მრავალი CMOS ინტეგრირებული სქემისგან (IC) სხვადასხვა ფუნქციების შესასრულებლად, როგორიცაა აუდიო და ვიდეო და ციფრული კამერები.

ეს IC-ები, როგორც წესი, მუშაობენ ნებისმიერი ძაბვის ქვეშ 5V-დან 1.8V-მდე, ზოგჯერ კი უფრო დაბალი ელექტრომომარაგების ძაბვაზე. მოკლედ, ჩვენ ვიყენებთ ენერგიის დაზოგვის დონეს ბატარეის მუშაობის გასაგრძელებლად.

გასათვალისწინებელია შემდეგი ფაქტორები: დაბალი დონის მობილური ტელეფონები, როგორც წესი, იყენებენ 600 mAh სიმძლავრის ბატარეას. დაბალი დონის ტელეფონის ბატარეის ლოდინის დრო არის 300 საათი (HR), ხოლო მისი ნომინალური დენი არის 2 mA. თუ დონის ცვლა არ შესრულდა, ამ მაგალითში გამოყენებული ანალოგური გადამრთველი შთანთქავს დენს 4-ს.

8%, მაგრამ თუ მხოლოდ ზემოთ ჩამოთვლილი დონე გარდაიქმნება, მხოლოდ 0.04% დენი შეიწოვება.