Fan5902延長手機電池使用時間的方法

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Mea Hoolako Uku Uku

電池沒電或經常充電，哪個更令人擔心？如今，手機（特別是智慧型手機）在世界各地迅速普及，每週七天、每天24小時，人們隨時在線上。 消費者似乎總是進行語音通話、收發電子郵件、發送簡訊和上網，卻從來不知道。 但是，手機的所有這些功能都會消耗電池電量，眨眼之間，電池就只有一次電。

怎樣才能延長我的手機通話時間？當然理論上使用更大容量的電池可以解決問題，但是用戶總是希望手機輕便，越輕便的手機越不流暢，所以電池的增加是用戶難以接受的。 設計工程師不斷開發提高電源管理效能的方法，並將重點放在功耗的三個部分。 在手機中，除了基頻處理器和射頻收發器之外，可消耗的三個部分分別是功率放大器(PA)、顯示器和應用/影像處理器。

為何這三個部分會成為焦點？原因是人們現在正在談論網路。 此時顯示幕處於常亮狀態；此外，PA必須工作直到基地台傳輸語音呼叫和資料；最後，為了觀看線上電影或應用其他應用，應用程式處理器也必須保持運作。 3G網路PA在訊號弱的時候特別大，因為它需要更大的輸出功率來連接基地台，並且保持線性度要求，以確保3G訊號不受影響。

3GPa的耗電量和輸出功率有關，輸出功率越大，消耗的電池中電流越大。 當傳輸的訊號越多，輸出就越大，消耗的電流就越大。 目前有兩種新技術可以降低PA功耗：DC-DC轉換器和包絡追蹤（envelopetracking）。

智慧型手機中DC-DC轉換器的使用日益增多，其工作原理是將3GPa的電源電壓降低到既能滿足所需輸出功率等級的要求，又能大幅降低功耗的水平。 這個解決方案可以帶來兩個好處——第一個是延長通話/使用時間，第二是減少散熱。 飛利浦半導體的FAN5902是一款800mA、6MHz降壓DC-DC轉換器，設計為3GPa，可降低功耗，延長連接/通話時間。

FAN5902 與基頻處理器和 3GPA 搭配使用，可降低功耗。 基頻處理器會根據從基地台收到的訊息，設定PA的輸出功率等級，然後轉換為FAN 5902的控制電壓，輸出給PA。 FAN5902透過動態調整PA的電源電壓和電流，可延長至少15%的手機通話和數據使用時間。

顯示器是繼PA之後第二大耗電元件，因為用戶是在網路上瀏覽、閱讀郵件還是觀看手機電視/Youtube？影片時，顯示幕一直處於亮屏狀態。 TFTLCD是目前重要的顯示技術，其背光源採用白光LED。 這種趨勢在大尺寸LCD顯示器市場更加明顯，那麼就意味著需要更多的白光LED來為顯示器提供有效的背光，這意味著需要為LED和顯示器本身提供更大的電流。

在高階手機及智慧型手機中，DynamicbacklightControl、DBC以及AutoMinousControl、ALC不僅可以使得功耗盡可能的小，還可以提升使用者的視覺體驗。 ALC應該使用環境光感測器（AmbientlightSensor）來偵測周圍環境的光強度，並根據LED驅動器或應用處理器中的演算法設定LED電流。 因此，LED電流將根據照明條件進行設定。

當周圍環境很暗時，LED電流設定為低，而陽光直射時則設定為最大。 另一方面，DBC技術可以根據顯示器上的影像/視訊內容來調節LED電流：如果電影中某個場景的內容較暗，那麼LED電流也很低；如果場景更亮， DBC根據影像處理器或LCD驅動IC發出的脈衝寬度調變（PWM）訊號對電流進行編程，並改變所顯示的影片內容。

圖3（a）為飛利浦半導體透過畫面擷取軟體程式所取得的ALC與DBC運作情形，以展示環境光亮度等級（左）與相對應的LED電流。 雖然沒有完全解釋清楚，但仍然可以看到外部PWM的“藍色顯示棒”，靜態PWM電平隨著圖像或電影內容的增加或減少。 飛利浦半導體的fan5702是一款180mA電荷泵LED驅動器，具有I2C接口，可透過配置提供ALC和DBC功能。

環境光感測器連接到應用處理器或基頻處理器，接收輸入並根據外部照明條件的演算法確定適當的 LED 電流等級。 此資料透過I2C介面發送給FAN 5702，然後根據該資訊設定LED電流。 FAN5702 的 PWM/EN 接腳可編程為 PWM，並連接至 LCD 驅動器 IC。

後者根據顯示器上的影像/視訊內容，向FAN 5702發送PWM訊號。 圖4給出了FAN5702同時實作ALC和DBC的系統模組。 手機顯示器採用ALC及DBC可節省高達50%的功耗。

第三大功耗組件是應用程式/影像處理器；如果顯示器打開，晶片組將全面運作。 但是，它並不總是處於最大功率狀態。 例如，當晶片組運作在較低功率等級時，可以採用動態電壓調整技術（DVS）。

這是一個非常適合手機和其他便攜式電子產品的解決方案，因為它們的電源電壓可以降低到更低的核心電壓並允許晶片組以更低的頻率運行，從而有助於降低功耗。 這裡，功率(P)與頻率(f)總和以及核心電壓(V)成比例。 因此處理器的頻率越快，其耗電量就越大。

且隨著核心電壓的降低，功耗以平方的速度降低。 應用處理器可由Fan5365供電。 FAN5365 是一款具有 I2C 介面的 6MHz、800mA/1A 步進 DC-DC 轉換器。

能提供最佳的節電效果。 I2C 介面可用於在 12.5mV 至 1 的範圍內動態編程電壓。

975V滿足晶片組的處理能力要求。 當用戶在網路上觀看影片時，FAN 5365 可以為應用處理器提供 1.2V 的核心電壓，以獲得最大的處理能力，而一旦電影播放完畢，電壓就會降至 0。

8V，進入低電平工作狀態。 目前有多種或簡單或複雜的技術，可以提高手機（尤其是智慧型手機）整體的電源管理效能。 透過整合PA、顯示器和處理器核心分別一個或全部三個電源管理解決方案，可以節省電能，延長手機工作時間。

這些設計都是從手機使用者體驗和需求出發，因為使用者真正在乎的，不要在手機外殼上出現問題，不用頻繁刷手機就不用給手機充電。