使用简单的 IC 延长手机电池寿命

Mwandishi:Iflowpower- Leverandør av bærbar kraftstasjon

降低手机功耗、延长其电池寿命是每个手机设计工程师的目标。 设计工程师不断添加MP3播放器、照相机以及全动态视频等现代手机，这将继续最大限度地降低功耗。 降低手机重要芯片（如模拟基带芯片、数字基带芯片）的电源电压——可能是2.

8V甚至1.8V——一种降低功耗的方法。 但当设计工程师应该保留一个或多个具有高电源电压的支持芯片时，就会出现问题。

最常见的就是智能手机的附加功能会越来越高。 其中一个例子就是弦乐铃声，由于音频信号峰值范围在3.2V左右，所以产生和传输这些铃声的电路通常为4个。

2V电源电压。 这样，基带电路与铃声电路的接口就出现了问题。 为了说明这个问题，我们以模拟开关将语音或铃声切换到扬声器为例。

为了在同一块电路板(PCB)上转换这两种类型的电路，利用功耗，或者采用基带芯片内的低压数字逻辑驱动模拟开关。 但需要注意的是，后一种方法降低电源电压可能会损失从基带芯片获得的功耗，因为模拟开关工作在非理想模式时，会有很大的灌注电流。 解决这个问题的一个简单方法是改变基带芯片的数字逻辑，以维持基带芯片使用1来节省电量。

8V电压，但此方法需更高的电压驱动器必须在更高的电压下工作。 您手机中的任何芯片。 为了进一步解释这种方法，如何使转换器平稳，让我们看看电流实际上流向哪里。

如图 1 所示，模拟开关的数字输入是一个基本的 CMOS 缓冲器，由连接到反相器的 PMOS 和 NMOS 晶体管组成。 向缓冲器的I/P输入引脚添加信号。 当输入电压高于输入高电压（VIH）时，缓冲器的输出电压为VDD（电源电压），当输入电压低于输入低电压（VIL）时，缓冲器的输出电压为GND（地）。

这样就保证了模拟开关的栅极电压为电源电压，从而使其信号范围稳定。 在监测输入电压从0到VDD扫描输入电压的同时，同步监测图2所示的IV特性曲线。 当输入电压为电源电压任意端电压时，IDD降至最小(0μA)。

然而，当输入电压接近缓冲器的跳变点时，IDD急剧增加。 因此，当加在I/P端的数字输入电压为电源电压时，模拟开关消耗的功耗最小。 特性曲线之所以有这样的特性曲线是因为缓冲器设计中用到了NMOS和PMOS开关管，实际上就是一个压控电阻。

这些芯片的特性如下：VGS>VT->晶体管导师VGS晶体管关闭时形成阈值电压，当高于此电压时，源极和漏极之间会形成导电通道。 NMOS管Vt为0.9V，PMOS管Vt为-0。

9V. 因此当输入电压为0V时，PMOS（M1）处于导通状态，第一级输出为VDD。 在第二阶段，NMOS（M5）器件处于缓冲器总输出为0V的状态。

缓冲器输入电压的增加（在达到最大电流之前）引起M1的阻抗增加（M1开始关闭）以及m5的阻抗下降（M5开始导通），此时我们会看到VDD与GND。 形成超阻抗通道。 进一步增加输入电压将导致缓冲器的输入和输出晶体管对中只有一个晶体管。

我们利用上面的原理继续分析模拟开关的实例，考虑使用Adi公司的ADG884模拟开关来实现手机铃声和语音之间的切换。 来自数字基带芯片的控制信号为1.8V。

如图所示。 2、若直接用1.8V的数字信号驱动模拟开关，则电源电流应为120μA。

如果模拟开关的数字输入电压高于3.8V，那么功耗实际上应该为0。 因此，为了使模拟开关工作在最低功耗区域，数字基带芯片的数字信号需要变压到更高的电压。

Adi 的 SC70 采用超小型封装并且通常仅消耗仅仅 0.1μA 的电流，非常适合作为电平转换器工作。 如图所示。

3、可以连接基带芯片的电源电压与模拟开关的电源电压，实现两个芯片之间的逻辑电平转换。 当然，上面例子中的模拟开关可以是任何工作在更高电压的芯片。 现代手机由多个CMOS集成电路（IC）组成，以实现音频视频、数码相机等不同的功能。

这些 IC 通常在 5V 至 1.8V 之间的任何电压下工作，有时甚至在更低的电源电压下工作。 综上所述，我们采用层级节能的方法来延长电池的使用寿命。

需要考虑以下因素：低端手机通常使用600mAh容量的电池。 低端手机的电池待机时间为300小时(HR)，其标称电流为2mA。 如果不进行电平转换，本例中使用的模拟开关将吸收 4 的电流。

8%，但如果只转换上述水平，则只能吸收0.04%的电流。