使用簡單的 IC 延長手機電池壽命

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降低手機功耗、延長其電池壽命是每個手機設計工程師的目標。 設計工程師不斷添加MP3播放器、相機以及全動態影片等現代手機，這將繼續最大限度地降低功耗。 降低手機重要晶片（如類比基頻晶片、數位基頻晶片）的電源電壓－可能是2.

8V甚至1.8V——一種降低功耗的方法。 但當設計工程師應該保留一個或多個具有高電源電壓的支援晶片時，就會出現問題。

最常見的就是智慧型手機的附加功能會越來越高。 其中一個例子就是弦樂鈴聲，由於音頻訊號峰值範圍在3.2V左右，所以產生和傳輸這些鈴聲的電路通常為4個。

2V電源電壓。 這樣，基頻電路與鈴聲電路的介面就出現問題了。 為了說明這個問題，我們以類比開關將語音或鈴聲切換到揚聲器為例。

為了在同一塊電路板(PCB)上轉換這兩種類型的電路，利用功耗，或採用基頻晶片內的低壓數位邏輯驅動類比開關。 但要注意的是，後一種方法降低電源電壓可能會損失從基頻晶片獲得的功耗，因為類比開關工作在非理想模式時，會有很大的灌注電流。 解決這個問題的一個簡單方法是改變基頻晶片的數位邏輯，以維持基頻晶片使用1來節省電力。

8V電壓，但此方法需更高的電壓驅動器必須在更高的電壓下工作。 您手機中的任何晶片。 為了進一步解釋這種方法，如何使轉換器平穩，讓我們看看電流實際上流向哪裡。

如圖 1 所示，類比開關的數位輸入是一個基本的 CMOS 緩衝器，由連接到反相器的 PMOS 和 NMOS 電晶體組成。 在緩衝器的I/P輸入引腳中加入訊號。 當輸入電壓高於輸入高電壓（VIH）時，緩衝器的輸出電壓為VDD（電源電壓），當輸入電壓低於輸入低電壓（VIL）時，緩衝器的輸出電壓為GND（接地）。

這樣就確保了類比開關的閘極電壓為電源電壓，使其訊號範圍穩定。 在監測輸入電壓從0到VDD掃描輸入電壓的同時，同步監測圖2所示的IV特性曲線。 當輸入電壓為電源電壓任意端電壓時，IDD降至最小(0μA)。

然而，當輸入電壓接近緩衝器的跳變點時，IDD急劇增加。 因此，當加在I/P端的數位輸入電壓為電源電壓時，類比開關消耗的功耗最小。 特性曲線之所以有這樣的特性曲線是因為緩衝器設計中用到了NMOS和PMOS開關管，其實就是一個壓控電阻。

這些晶片的特性如下：VGS>VT->電晶體導師VGS電晶體關閉時形成閾值電壓，高於此電壓時，源極和汲極之間會形成導電通道。 NMOS管Vt為0.9V，PMOS管Vt為-0。

9V. 因此當輸入電壓為0V時，PMOS（M1）處於導通狀態，第一級輸出為VDD。 在第二階段，NMOS（M5）元件處於緩衝器總輸出為0V的狀態。

緩衝器輸入電壓的增加（在達到最大電流之前）造成M1的阻抗增加（M1開始關閉）以及m5的阻抗下降（M5開始導通），此時我們會看到VDD與GND。 形成超阻抗通道。 進一步增加輸入電壓將導致緩衝器的輸入和輸出電晶體對中只有一個電晶體。

我們利用上面的原理繼續分析模擬開關的實例，考慮使用Adi公司的ADG884模擬開關來實現手機鈴聲和語音之間的切換。 來自數位基頻晶片的控制訊號為1.8V。

如圖所示。 2.若直接以1.8V的數位訊號驅動類比開關，則電源電流應為120μA。

如果類比開關的數位輸入電壓高於3.8V，那麼功耗實際上應該為0。 因此，為了使類比開關工作在最低功耗區域，數位基頻晶片的數位訊號需要變壓到更高的電壓。

Adi 的 SC70 採用超小型封裝並且通常僅消耗僅 0.1μA 的電流，作為電平轉換器非常適合這樣的工作。 如圖所示。

3.可連接基頻晶片的電源電壓與類比開關的電源電壓，實現兩個晶片之間的邏輯電平轉換。 當然，上面例子中的類比開關可以是任何工作在更高電壓的晶片。 現代手機由多個CMOS積體電路（IC）組成，以實現音訊視訊、數位相機等不同的功能。

這些 IC 通常在 5V 至 1.8V 之間的任何電壓下工作，有時甚至在更低的電源電壓下工作。 綜上所述，我們採用層級節能的方法來延長電池的使用壽命。

需要考慮以下因素：低階手機通常使用600mAh容量的電池。 低階手機的電池待機時間為300小時(HR)，其額定電流為2mA。 如果不進行電平轉換，本例中使用的類比開關將吸收 4 的電流。

8%，但如果只轉換上述水平，則只能吸收0.04%的電流。