간단한 IC를 사용해 휴대폰 배터리 수명을 연장하세요

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Soláthraí Stáisiún Cumhachta Inaistrithe

휴대전화의 전력 소비를 줄이고 배터리 수명을 늘리는 것은 모든 휴대전화 설계 엔지니어의 목표입니다. 설계 엔지니어는 MP3 플레이어, 카메라, 최신 휴대전화와 같은 풀 모터 비디오 기능을 끊임없이 추가하고 있으며, 이를 통해 전력 소비를 최소화할 수 있을 것입니다. 휴대전화의 중요 칩(아날로그 베이스밴드 칩, 디지털 베이스밴드 칩 등)의 전원 공급 전압을 낮추세요 - 2일 수 있습니다.

8V 또는 1.8V - 전력 소비를 줄이는 방법. 하지만 설계 엔지니어가 높은 공급 전압을 갖춘 하나 이상의 지원 칩을 보관해야 하는 경우 문제가 발생합니다.

가장 흔한 것은 스마트폰의 추가 기능이 더 높아질 것이라는 것입니다. 그 예 중 하나가 스트링 벨소리입니다. 오디오 신호의 피크 범위가 약 3.2V이므로 이러한 벨소리를 발생시키고 전송하는 회로는 일반적으로 4입니다.

2V 전원 공급 전압. 이런 방식으로 베이스밴드와 벨소리 회로 사이의 인터페이스에서 문제가 발생하게 됩니다. 이 문제를 설명하기 위해, 예를 들어 아날로그 스위치를 사용하여 음성이나 벨소리를 스피커로 전환해 보겠습니다.

이 두 종류의 회로를 동일한 블록(PCB)으로 변환하기 위해서는 전력 소모를 이용하거나 베이스밴드 칩에 있는 저전압 디지털 로직 드라이브 아날로그 스위치를 이용한다. 그러나 후자의 방법은 전원 공급 전압을 낮추기 위해 베이스밴드 칩에서 얻는 전력 소모를 잃을 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 아날로그 스위치가 이상적이지 않은 모드에서 작동할 때 많은 관류 전류가 발생하기 때문입니다. 이 문제를 해결하는 간단한 방법 중 하나는 1을 사용하여 전력을 절약하기 위해 베이스밴드 칩의 디지털 논리를 베이스밴드 칩의 논리로 변경하는 것입니다.

8V 전압이지만, 이 방법은 더 높은 전압 드라이버가 더 높은 전압에서 작동해야 합니다. 휴대폰에 있는 칩이라면 무엇이든. 이 방법을 더 자세히 설명하기 위해, 변환기를 수평으로 맞추는 방법과 실제로 전류가 흐르는 곳을 살펴보겠습니다.

그림 1에서 볼 수 있듯이 아날로그 스위치의 디지털 입력은 인버터에 연결된 PMOS와 NMOS 트랜지스터로 구성된 기본 CMOS 버퍼입니다. 버퍼의 I/P 입력 핀에 신호를 추가합니다. 입력 전압이 입력 고전압(VIH)보다 높을 경우 버퍼의 출력 전압은 VDD(전원 공급 전압)이고, 입력 전압이 입력 저전압(VIL)보다 낮을 경우 버퍼의 출력 전압은 GND(접지)입니다.

이를 통해 아날로그 스위치의 게이트 전압이 전원의 전압이 되도록 보장하여 신호 범위를 넓힐 수 있습니다. 그림 2에 표시된 IV 특성 곡선을 동시에 모니터링하고 입력 전압을 0~VDD까지 스캐닝합니다. 입력 전압이 전원 공급 장치 전압의 최종 전압일 때 IDD는 최소(0μA)로 떨어집니다.

그러나 입력 전압이 버퍼의 호핑 지점에 가까워지면 IDD가 극적으로 증가합니다. 따라서 I/P단에 인가되는 디지털 입력 전압이 전원의 전압일 경우, 아날로그 스위치는 최소한의 전력 소모를 하게 됩니다. 특성 곡선은 버퍼 설계에 사용된 NMOS와 PMOS 스위치 튜브로 인한 특성 곡선을 실제로는 전압 제어 저항기로 나타냅니다.

이들 칩의 특성은 다음과 같습니다. VGS > VT -> 트랜지스터 튜브 튜터 VGS 트랜지스터는 꺼져서 임계 전압을 형성하고, 전압이 임계 전압보다 높을 때 소스와 드레인 사이에 전도 채널이 형성됩니다. NMOS 트랜지스터 Vt는 0.9V이고, PMOS 트랜지스터 Vt는 -0입니다.

9V. 따라서 입력 전압이 0V일 때 PMOS(M1)는 온 상태가 되고, 1단의 출력은 VDD가 됩니다. 두 번째 단계에서는 NMOS(M5)소자는 버퍼의 전체 출력이 0V가 되는 상태가 됩니다.

버퍼 입력 전압이 증가하면(최대 전류에 도달하기 전) M1의 임피던스(M1이 꺼지기 시작)가 발생하고 m5의 임피던스가 감소(M5가 켜지기 시작)합니다. 그러면 VDD와 GND를 볼 수 있습니다. 하이퍼 임피던스 채널이 형성되었습니다. 입력 전압을 더 증가시키면 버퍼의 입력 및 출력 트랜지스터 쌍에서 트랜지스터가 하나만 생성됩니다.

위의 원리를 사용하여 아날로그 스위치 인스턴스를 지속적으로 분석하고, 휴대폰 회전 링과 음성 간을 전환하기 위해 Adi의 ADG884 아날로그 스위치를 사용하는 것을 고려해 보세요. 디지털 베이스밴드 칩의 제어 신호는 1.8V입니다.

도 1에 도시된 바와 같이, 2, 시뮬레이션된 스위치가 1.8V의 디지털 신호로 직접 구동되는 경우 전원 공급 전류는 120μA가 되어야 합니다.

아날로그 스위치의 디지털 입력 전압이 3.8V보다 높으면 전력 소비는 실제로 0이 되어야 합니다. 따라서 아날로그 스위치를 가장 낮은 전력 영역에서 작동시키기 위해서는 디지털 베이스밴드 칩의 디지털 신호를 더 높은 전압으로 변환해야 합니다.

Adi의 SC70은 초소형 패키지이며 일반적으로 0.1μA 전류만 소모하므로 레벨 컨버터로 이 작업에 매우 적합합니다. 도 1에 도시된 바와 같이,

3. 베이스밴드 칩의 전원 전압과 아날로그 스위치의 전원 전압을 연결하여 두 칩 간의 논리 레벨을 변환할 수 있습니다. 물론, 위의 예에서 아날로그 스위치는 더 높은 전압에서 작동하는 모든 칩이 될 수 있습니다. 현대의 휴대전화는 오디오, 비디오, 디지털 카메라 등의 다양한 기능을 수행하기 위해 여러 개의 CMOS 집적 회로(IC)로 구성되어 있습니다.

이러한 IC는 일반적으로 5V~1.8V 사이의 모든 전압에서 작동하며, 때로는 더 낮은 전원 공급 전압에서도 작동합니다. 요약하자면, 우리는 배터리 수명을 연장하기 위해 전력 절약 수준을 사용합니다.

다음 요소를 고려해야 합니다. 저가형 휴대전화는 일반적으로 600mAh 용량의 배터리를 사용합니다. 저가형 휴대폰의 배터리 대기 시간은 300시간(HR)이고, 공칭 전류는 2mA입니다. 레벨 이동이 수행되지 않으면, 이 예에서 사용된 아날로그 스위치는 4의 전류를 흡수합니다.

8%이지만, 위의 수준만 환산하면 0.04%의 전류만 흡수됩니다.