Fan5902 모바일폰 배터리 사용시간 연장 방법

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - ተንቀሳቃሽ የኃይል ጣቢያ አቅራቢ

배터리가 방전되었거나 종종 충전되어 있는데, 어느 것이 더 걱정스러운가요? 오늘날 휴대전화(특히 스마트폰)는 전 세계적으로 빠르게 인기를 끌고 있으며, 주 7일, 하루 24시간 사람들은 온라인에 접속해 있습니다. 소비자들은 항상 음성 통화를 하고, 이메일을 주고받고, 문자 메시지를 보내고, 인터넷에 접속하는데, 무슨 일이 일어날지 알 수 없습니다. 그러나 이러한 모든 휴대폰 기능은 배터리 전원을 소모합니다. 눈 깜짝할 새에 배터리는 단 하나의 전원일 뿐입니다.

어떻게 하면 휴대전화를 연장할 수 있을까요? 물론 이론적으로는 더 큰 배터리를 사용해 문제를 해결할 수 있지만, 사용자는 항상 휴대전화가 가볍기를 원하고, 매끄러울수록 덜 매끄러워지므로 배터리 증가는 사용자에게 용납할 수 없습니다. 설계 엔지니어는 전력 관리 성능을 개선하는 방법을 지속적으로 개발하고 있으며, 전력 소비에 초점을 맞춘 세 가지 부분에 주력하고 있습니다. 휴대전화에는 기저대역 프로세서와 무선 주파수 트랜시버 외에 전력 증폭기(PA), 디스플레이 화면, 애플리케이션/이미지 프로세서의 세 가지 부분이 소모됩니다.

왜 이 세 가지 부분이 초점이 될까요? 그 이유는 사람들이 이제 인터넷과 대화하고 있기 때문입니다. 이때 디스플레이 화면은 항상 켜져 있어야 하며, 기지국에서 음성 통화와 데이터를 전송할 때까지 PA가 작동해야 합니다. 마지막으로 온라인 영화나 기타 애플리케이션을 시청하려면 프로세서도 계속 실행 중이어야 합니다. 3G 네트워크 PA는 신호가 약할 때 특히 커집니다. 그 이유는 기지국에 연결하기 위해 더 많은 출력 전력이 필요하고 3G 신호가 중요하지 않도록 선형성 요구 사항을 유지하기 때문입니다.

3GPa의 전력 소모량은 출력 전력과 관련이 있으며, 출력 전력이 클수록 배터리의 전류 소모량이 커집니다. 전송되는 신호가 출력이 클수록 더 많은 전류를 소모합니다. PA의 전력 소비를 줄이는 두 가지 새로운 기술이 있습니다. DC-DC 컨버터와 엔벨로프 트래킹(Envelopetracking)입니다.

스마트폰에서 DC-DC 컨버터를 사용하는 추세가 점차 늘어나고 있으며, 그 작동 원리는 3GPa의 전원 공급 전압을 양쪽에서 필요한 출력 전력 레벨 요구 사항으로 낮추어 전력 소모 수준을 대폭 낮출 수 있다는 것입니다. 이 솔루션은 두 가지 이점을 가져올 수 있습니다. 첫째는 통화 시간/사용 시간을 연장하는 것이고, 둘째는 열 발산을 줄이는 것입니다. 플라잉 반도체의 FAN5902는 3GPa로 설계된 800mA, 6MHz 벅 DC-DC 컨버터로, 전력 소모를 줄이고 연결/통화 시간을 연장할 수 있습니다.

FAN5902는 베이스밴드 프로세서와 3GPA와 함께 작동하여 전력 소비를 줄입니다. 베이스밴드 프로세서는 기지국에서 수신한 정보에 따라 PA의 출력 전력 레벨을 설정한 후, 이를 FAN 5902의 제어 전압으로 변환하여 PA로 출력합니다. FAN5902는 PA의 전원 공급 전압과 전류를 동적으로 조정함으로써 휴대전화 통화 및 데이터 사용 시간을 최소 15% 연장할 수 있습니다.

디스플레이 화면은 PA 다음으로 두 번째로 큰 전력 소모 구성 요소입니다. 사용자가 온라인 브라우징, 이메일 읽기 또는 모바일 TV/Youtube? 비디오를 시청하기 때문에 디스플레이 화면은 항상 켜진 상태입니다. TFTLCD는 현재 중요한 디스플레이 기술이며 백라이트를 공급하는 백색 LED입니다. 이러한 추세는 대형 LCD 디스플레이 화면 시장에서 더욱 두드러지는데, 이는 디스플레이 화면에 유효한 백라이트를 공급하는 데 더 많은 백색 LED가 필요하다는 것을 의미하며, 이는 LED와 디스플레이 화면 자체에 더 큰 전류를 공급할 필요가 있음을 의미합니다.

고급형 휴대전화와 스마트 폰에서 DynamicbacklightControl, DBC, AutoMinousControl, ALC는 전력 소모를 최소화할 뿐만 아니라 사용자의 시각적 경험도 향상시켜 줍니다. ALC는 주변 광 센서(AmbientlightSensor)를 사용하여 주변 환경의 광 강도를 감지하고 LED 드라이버 또는 애플리케이션 프로세서의 알고리즘에 따라 LED 전류를 설정해야 합니다. 따라서 LED 전류는 조명 조건에 따라 설정됩니다.

주변 환경이 매우 어두울 경우 LED 전류는 낮게 설정되고, 햇빛이 직사일 경우 최대로 설정됩니다. 반면, DBC 기술은 디스플레이 화면의 이미지/비디오 콘텐츠에 따라 LED 전류를 조절할 수 있습니다. 즉, 영화 장면의 콘텐츠가 어두우면 LED 전류도 낮아지고, 장면이 밝으면 LED 전류도 낮아집니다. DBC는 이미지 프로세서나 LCD 드라이버 IC에서 방출되는 펄스 폭 변조(PWM) 신호에 따라 전류를 프로그래밍하고, 표시되는 동영상 콘텐츠를 변경합니다.

그림 3(a)는 화면 수집 소프트웨어 프로그램을 통해 비행 반도체에서 얻은 ALC 및 DBC 작동 사례를 보여주며, 주변 광 밝기 레벨(왼쪽)과 해당 LED 전류를 보여줍니다. 완전히 설명되지는 않았지만, 외부 PWM의 "파란색 디스플레이 스틱"은 이미지나 동영상 콘텐츠에 따라 정적 PWM 레벨이 증가하거나 감소하는 것을 여전히 볼 수 있습니다. 플라잉 반도체의 팬5702는 I2C 인터페이스를 갖춘 180mA 충전 펌프 LED 드라이버로, 구성을 통해 ALC 및 DBC 기능을 제공할 수 있습니다.

주변광 센서는 애플리케이션 프로세서나 베이스밴드 프로세서에 연결되어 입력을 받고 외부 조명 조건에 대한 알고리즘에 따라 적절한 LED 전류 레벨을 결정합니다. 이 데이터는 I2C 인터페이스를 통해 FAN 5702로 전송된 후 해당 정보에 따라 LED 전류를 설정합니다. FAN5702의 PWM/EN 핀은 PWM으로 프로그래밍되어 있으며, LCD 드라이버 IC에 연결됩니다.

후자는 디스플레이 화면의 이미지/비디오 콘텐츠에 따라 FAN 5702로 PWM 신호를 보냅니다. 그림 4는 ALC와 DBC의 FAN5702 시스템 모듈을 동시에 보여줍니다. 휴대전화 디스플레이 화면에는 ALC와 DBC가 사용되어 전력 소비를 최대 50%까지 절감합니다.

세 번째로 전력 소모가 큰 구성 요소는 애플리케이션/이미지 프로세서입니다. 디스플레이 화면이 켜지면 칩셋이 완전히 작동합니다. 하지만 항상 최대 전력을 공급받는 것은 아닙니다. 예를 들어, 칩셋이 낮은 전력 수준에서 실행되는 경우 DVS(동적 전압 조정 기술)를 사용할 수 있습니다.

이 솔루션은 전원 공급 전압을 더 낮은 코어 전압으로 낮출 수 있고 칩셋이 더 낮은 주파수에서 작동할 수 있게 하여 전력 소모를 줄이는 데 도움이 되므로 휴대전화와 기타 휴대용 전자 제품에 매우 적합합니다. 여기서 전력(P)과 주파수(f)의 합과 코어전압(V)의 합은 비례합니다. 따라서 프로세서의 주파수가 빠를수록 전력 소모량도 커집니다.

그리고 코어 전압이 낮아질수록 제곱 속도만큼 전력 소모가 감소합니다. 애플리케이션 프로세서는 Fan5365로 구동될 수 있습니다. FAN5365는 I2C 인터페이스를 갖춘 6MHz, 800mA/1A 스텝 DC-DC 컨버터입니다.

가장 뛰어난 전력 절감 효과를 제공할 수 있습니다. I2C 인터페이스를 사용하면 12.5mV~1.0mV 범위에서 전압을 동적으로 프로그래밍할 수 있습니다.

칩셋의 처리 용량 요구사항을 충족시키기 위해 975V가 사용됩니다. 사용자가 웹에서 비디오를 볼 때 FAN 5365는 애플리케이션 프로세서에 1.2V 코어 전압을 공급하여 최대 처리 능력을 얻고, 영화가 완료되면 전압이 0으로 떨어집니다.

8V, 하위 레벨 작업 상태로 들어갑니다. 현재 모바일 폰(특히 스마트폰)의 전반적인 전원 관리 성능을 개선할 수 있는 다양한 간단하거나 복잡한 기술이 존재합니다. PA, 디스플레이 화면, 프로세서 코어의 세 가지 전원 관리 솔루션 중 하나 또는 모두를 통합함으로써 에너지를 절약하고 모바일 작업 시간을 연장할 수 있습니다.

이러한 디자인은 모바일 폰 사용자 경험과 요구 사항에서 비롯된 것입니다. 사용자가 정말로 중요하게 여기는 것은 모바일 폰의 겉모습이 아니라, 자주 모바일 폰을 사용하지 않고도 모바일 폰을 충전할 수 있다는 것입니다.