วิธี Fan5902 สำหรับการขยายการใช้งานแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - អ្នកផ្គត់ផ្គង់ស្ថានីយ៍ថាមពលចល័ត

แบตเตอรี่หมดหรือชาร์จบ่อย อะไรน่าเป็นห่วงมากกว่ากัน? ปัจจุบันโทรศัพท์มือถือ (โดยเฉพาะสมาร์ทโฟน) ได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วทั่วโลก 7 วันต่อสัปดาห์ 24 ชั่วโมง ผู้คนออนไลน์กันตลอดเวลา ดูเหมือนว่าผู้บริโภคจะมักจะโทรออก ส่งและรับอีเมล ส่งข้อความและเข้าถึงอินเทอร์เน็ต แต่ก็ไม่เคยรู้เลย อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติโทรศัพท์มือถือทั้งหมดเหล่านี้จะกินพลังงานแบตเตอรี่ ระหว่างการกระพริบตา และแบตเตอรี่จะมีพลังงานเพียงหนึ่งเดียวเท่านั้น

ฉันจะขยายอายุการใช้งานแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือได้อย่างไร แน่นอนว่าในทางทฤษฎีแล้ว การใช้แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ขึ้นจะช่วยแก้ปัญหาได้ แต่ผู้ใช้มักต้องการให้โทรศัพท์มีน้ำหนักเบา และยิ่งใช้งานลื่นไหลมากเท่าไร ก็ยิ่งลื่นไหลน้อยลงเท่านั้น ดังนั้นการเพิ่มอายุการใช้งานแบตเตอรี่จึงเป็นสิ่งที่ผู้ใช้ยอมรับไม่ได้ วิศวกรออกแบบยังคงพัฒนาวิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพการจัดการพลังงานอย่างต่อเนื่อง และมุ่งเน้นไปที่การใช้พลังงานสามส่วน ในโทรศัพท์มือถือ นอกเหนือจากโปรเซสเซอร์เบสแบนด์และตัวรับส่งสัญญาณความถี่วิทยุแล้ว ยังมี 3 ส่วนที่สามารถใช้โดยเครื่องขยายเสียง (PA), จอแสดงผล และโปรเซสเซอร์แอปพลิเคชัน/ภาพ ตามลำดับ

เพราะเหตุใดจึงเน้น 3 ส่วนนี้ สาเหตุก็เพราะว่าตอนนี้ผู้คนเริ่มพูดคุยกันผ่านอินเทอร์เน็ตแล้ว ในขณะนี้หน้าจอแสดงผลจะเปิดอยู่เสมอ นอกจากนี้ PA จะต้องทำงานจนกว่าสถานีฐานจะส่งการโทรด้วยเสียงและข้อมูล และสุดท้ายในการรับชมภาพยนตร์ออนไลน์หรือแอปพลิเคชันอื่น ๆ โปรเซสเซอร์จะต้องทำงานต่อไปเช่นกัน เครือข่าย PA 3G มีขนาดใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสัญญาณอ่อน เนื่องจากต้องการพลังงานเอาต์พุตมากขึ้นเพื่อเชื่อมต่อกับสถานีฐาน และรักษาข้อกำหนดเชิงเส้นเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณ 3G จะไม่มีความสำคัญ

การใช้พลังงานของ 3GPa สัมพันธ์กับพลังงานขาออก ยิ่งพลังงานขาออกมากขึ้นเท่าไร กระแสไฟฟ้าในแบตเตอรี่ก็จะยิ่งถูกใช้มากขึ้นเท่านั้น เมื่อสัญญาณที่ส่งออกมีเอาต์พุตมากขึ้น จะกินกระแสไฟมากขึ้น มีเทคโนโลยีใหม่ 2 ประการที่ช่วยลดการใช้พลังงาน PA: ตัวแปลง DC-DC และการติดตามซองจดหมาย (Envelopetracking)

การใช้ตัวแปลง DC-DC ในสมาร์ทโฟนเพิ่มมากขึ้น หลักการทำงานคือลดแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ 3GPa ให้ได้ระดับพลังงานเอาต์พุตที่ต้องการ และสามารถลดระดับการใช้พลังงานได้อย่างมาก โซลูชั่นนี้สามารถนำมาซึ่งประโยชน์สองประการ - ประการแรกคือขยายการโทร/การใช้งาน ประการที่สองคือลดการกระจายความร้อน FAN5902 ของเซมิคอนดักเตอร์บินได้เป็นตัวแปลง DC-DC บัค 800mA, 6MHz ที่ออกแบบมาเพื่อ 3GPa ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงาน ขยายเวลาการเชื่อมต่อ/สนทนา

FAN5902 ทำงานร่วมกับโปรเซสเซอร์เบสแบนด์และ 3GPA เพื่อลดการใช้พลังงาน โปรเซสเซอร์เบสแบนด์จะตั้งระดับพลังงานเอาต์พุตของ PA ตามข้อมูลที่ได้รับจากสถานีฐาน จากนั้นแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าควบคุมของ FAN 5902 และเอาต์พุตไปยัง PA FAN5902 สามารถขยายเวลาการโทรและการใช้งานข้อมูลโทรศัพท์มือถือได้อย่างน้อย 15% ด้วยการปรับแรงดันไฟและกระแสไฟฟ้าของ PA อย่างไดนามิก

หน้าจอแสดงผลเป็นส่วนประกอบที่ใช้พลังงานมากที่สุดเป็นอันดับสองรองจาก PA เนื่องจากผู้ใช้ท่องเว็บ อ่านอีเมล หรือดูทีวี/YouTube บนมือถือ? วิดีโอ หน้าจอแสดงผลจึงอยู่ในสถานะเปิดตลอดเวลา ในปัจจุบัน TFTLCD เป็นเทคโนโลยีการแสดงผลที่สำคัญและเป็น LED สีขาวเพื่อจ่ายไฟแบ็คไลท์ แนวโน้มนี้ชัดเจนมากขึ้นในตลาดหน้าจอแสดงผล LCD ขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงหมายความว่ามี LED สีขาวมากขึ้นเพื่อจ่ายไฟแบ็คไลท์ที่ถูกต้องให้กับจอแสดงผล ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องจ่ายกระแสไฟที่มากขึ้นสำหรับ LED และจอแสดงผลเอง

ในโทรศัพท์เคลื่อนที่ระดับไฮเอนด์และโทรศัพท์อัจฉริยะ DynamicbacklightControl, DBC และ AutoMinousControl, ALC ไม่เพียงแค่ทำให้ใช้พลังงานได้มากที่สุดเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงประสบการณ์ภาพของผู้ใช้อีกด้วย ALC ควรใช้เซ็นเซอร์วัดแสงโดยรอบ (AmbientlightSensor) เพื่อตรวจจับความเข้มของแสงจากสภาพแวดล้อมโดยรอบ และตั้งค่ากระแสไฟ LED ตามอัลกอริทึมในไดรเวอร์ LED หรือโปรเซสเซอร์แอปพลิเคชัน ดังนั้นกระแสไฟ LED จะถูกตั้งค่าตามสภาพแสง

เมื่อสภาพแวดล้อมโดยรอบมืดมาก กระแสไฟ LED จะถูกตั้งไว้ที่ต่ำ ในขณะที่มีแสงแดดส่องตรง กระแสไฟจะถูกตั้งไว้ที่สูงสุด ในทางกลับกัน เทคโนโลยี DBC สามารถควบคุมกระแสไฟ LED ให้เหมาะสมกับเนื้อหาภาพ/วิดีโอที่แสดงบนหน้าจอแสดงผลได้ หากเนื้อหาของฉากในภาพยนตร์มีแสงสลัว กระแสไฟ LED ก็จะต่ำด้วยเช่นกัน หากฉากมีความสว่างมากขึ้น DBC จะตั้งโปรแกรมกระแสตามสัญญาณมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) ที่ปล่อยออกมาจากโปรเซสเซอร์ภาพหรือ IC ไดรเวอร์ LCD และเปลี่ยนแปลงเนื้อหาของภาพยนตร์ที่แสดง

รูปที่ 3 (ก) แสดงกรณีการทำงานของ ALC และ DBC ที่ได้รับจากโปรแกรมซอฟต์แวร์การรับข้อมูลหน้าจอของเซมิคอนดักเตอร์บินได้เพื่อแสดงระดับความสว่างของแสงโดยรอบ (ซ้าย) และกระแสไฟ LED ที่สอดคล้องกัน แม้ว่าจะอธิบายไม่ครบถ้วน แต่ "แท่งแสดงผลสีน้ำเงิน" ของ PWM ภายนอกยังคงมองเห็นได้ว่าระดับ PWM แบบคงที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงตามเนื้อหาของภาพหรือภาพยนตร์ พัดลม5702 ของเซมิคอนดักเตอร์บินได้เป็นไดรเวอร์ LED ปั๊มชาร์จ 180mA พร้อมอินเทอร์เฟซ I2C ซึ่งสามารถจ่ายฟังก์ชัน ALC และ DBC ผ่านการกำหนดค่าได้

เซ็นเซอร์วัดแสงโดยรอบเชื่อมต่อกับโปรเซสเซอร์แอปพลิเคชันหรือโปรเซสเซอร์เบสแบนด์ รับอินพุตและกำหนดระดับกระแสไฟ LED ที่เหมาะสมตามอัลกอริทึมของสภาวะแสงภายนอก ข้อมูลนี้จะถูกส่งไปยัง FAN 5702 ผ่านทางอินเทอร์เฟซ I2C จากนั้นจึงตั้งค่ากระแสไฟ LED ตามข้อมูล พิน PWM / EN ของ FAN5702 ได้รับการตั้งโปรแกรมสำหรับ PWM และเชื่อมต่อกับ IC ไดรเวอร์ LCD

ตัวหลังจะส่งสัญญาณ PWM ไปยัง FAN 5702 ตามเนื้อหาภาพ/วิดีโอที่แสดงบนจอแสดงผล รูปที่ 4 แสดงโมดูลระบบของ FAN5702 ของ ALC และ DBC พร้อมกัน หน้าจอแสดงผลโทรศัพท์มือถือใช้ ALC และ DBC ช่วยประหยัดพลังงานได้ถึง 50%

ส่วนประกอบที่มีการใช้พลังงานมากที่สุดเป็นอันดับสามคือโปรเซสเซอร์แอปพลิเคชัน/ภาพ หากหน้าจอแสดงผลเปิดอยู่ ชิปเซ็ตจะทำงานได้เต็มที่ อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้อยู่ที่เต็มพลังเสมอไป ตัวอย่างเช่น เมื่อชิปเซ็ตทำงานที่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่า เทคโนโลยีการปรับแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิก (DVS) ก็สามารถใช้งานได้เช่นกัน

นี่คือโซลูชันที่เหมาะมากสำหรับโทรศัพท์มือถือและผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาอื่นๆ เนื่องจากสามารถลดแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟลงเหลือแรงดันไฟฟ้าหลักที่ต่ำกว่า และทำให้ชิปเซ็ตสามารถทำงานที่ความถี่ความถี่ต่ำลงได้ จึงช่วยลดการใช้พลังงานลงได้ ที่นี่ผลรวมของกำลัง (P) และความถี่ความถี่ (f) และแรงดันไฟฟ้าแกน (V) ของแรงดันไฟฟ้าแกน (V) จะเป็นสัดส่วนกัน ดังนั้นยิ่งความถี่ของโปรเซสเซอร์เร็วเท่าไร การใช้พลังงานก็จะมากขึ้นเท่านั้น

และเมื่อแรงดันไฟหลักลดลง การใช้พลังงานก็จะลดลงตามความเร็วกำลังสอง โปรเซสเซอร์แอปพลิเคชันสามารถใช้พลังงานจาก Fan5365 ได้ FAN5365 เป็นตัวแปลง DC-DC แบบสเต็ป 6MHz, 800mA / 1A ที่มีอินเทอร์เฟซ I2C

สามารถให้ผลการประหยัดพลังงานที่ดีที่สุด อินเทอร์เฟซ I2C สามารถใช้เพื่อตั้งโปรแกรมแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิกในช่วง 12.5mV ถึง 1

975V เพื่อตอบสนองความต้องการความสามารถในการประมวลผลของชิปเซ็ต เมื่อผู้ใช้ดูวิดีโอบนเว็บ FAN 5365 จะสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าหลัก 1.2V ให้กับโปรเซสเซอร์แอปพลิเคชันเพื่อให้ได้พลังการประมวลผลสูงสุด และเมื่อภาพยนตร์จบลง แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเหลือ 0

8V เข้าสู่สถานะการทำงานระดับล่าง ในปัจจุบันมีเทคโนโลยีหลากหลายทั้งแบบง่ายหรือซับซ้อนซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการจัดการพลังงานโดยรวมของโทรศัพท์มือถือ (โดยเฉพาะสมาร์ทโฟน) ได้ ด้วยการบูรณาการโซลูชันการจัดการพลังงานหนึ่งหรือสามตัวของ PA ซึ่งก็คือหน้าจอแสดงผลและแกนประมวลผลตามลำดับ จึงสามารถประหยัดพลังงานและยืดเวลาการทำงานนอกสถานที่ได้

การออกแบบเหล่านี้เกิดจากประสบการณ์และความต้องการของผู้ใช้โทรศัพท์มือถือ เพราะผู้ใช้ใส่ใจจริงๆ ไม่ได้ปรากฏอยู่บนขอบของโทรศัพท์มือถือ ฉันไม่จำเป็นต้องชาร์จโทรศัพท์มือถือบ่อยๆ อีกต่อไป