智能手机待机功耗挑战及策略.docx

智能手机待机功耗挑战及策略在智能手机、平板电脑、数码相机等消费电子产品中，待机功耗一直是一个 关键设计难点。此外，这些产品需要无缝的功率管理和电池开关，以便提供更 好的灵活性和电池可靠性。飞兆半导体推出的IntelliMAX智能负裁开关能够有 效降低待机功耗，实现防止浪涌电流、过流保护等功能，帮助设计人员降低设 计复杂性，同时达到更高的系统效率和可靠性。据悉，IntelliMAX智能负载开关产品组合具有防止浪涌电流的压摆率控 制、过流限制和热关断保护、反向电流阻断和低运作输入电压等特性，能够处 理众多带有多信道配置和高电压与电流负载的应用。IntelliMAX系列的扩展产 品利用单芯片解决方案解决了轻工业应用的动态功率难题，使得设计人员拥有 通过现货产品满足设计需求的能力，减少了组件数目并且提高了效率。传统的负载开关采用2到3个MOS管加上电阻和电容来实现。但现在的手 持设备如智能手机中，电池容量已经满足不了应用需求，因此外围部分需要进 行优化。飞兆半导体移动、计算、消费和通信市场营销暨应用工程部高级市场 推广业务经理李文辉解释说，智能手机中除了主芯片之外还有很多外围设备， 如摄像头、触摸板、Wi-Fi模块、GPS、蓝牙模块等，这些功能大部分时间处于 待机状态。IntelliMAX智能负载开关的一个重要优势就在于可以降低待机功 耗。他透露，“国内某款著名品牌的智能手机采用了 IntelliMAX智能负载开关 以后，待机时间从之前的一天提高到了 3天。”除了降低待机功耗，集成式负载开关的好处还包括采用压摆率控制，可减 小浪涌电流的影响（手机中摄像头和Wi-Fi的负载较大，启动设备时的浪涌电 流会影响系统稳定）；过流保护；实现系统上电排序。和传统负载开关采用 CMOS工艺实现不同，IntelliMAX智能负载开关采用飞兆BiCMOS工艺制造，可 以支持很低的工作电压，且静态电流低于luA。图 2： IntelliMAX 智能负载开关 FPF1039 和 FPF1048。FPF1039和FPF1048开关适用于需要大电流能力和低导通电阻解决方案进 行功率路径管理的智能设备和便携存储设备，提供20m?和23m?的导通电阻， 1.2V5.5V和1.5V5.5V的输入电压范围，以及极低的关断电流泄漏，有助 于满足低待机功耗应用的要求。TR=2.7niS的优化压摆率受控开启特性可以防 止带有最高200 P F大电容的电源轨的电压下降。FPF1048还提供了真正的反向 电流阻断(True Reverse Current Block)功能，不论产品处于开或关状态， 均可避免不需要的反向功率。FPF2165R和FPF2195全功能负载开关具有可调电流限制，非常适合带有 USB和HDMI等物理连接器的应用，应对可能会出现的大电流状况。使用带有外 部电阻的限流功能，可以轻易调整输入功率预算控制，提供反向电流阻断特 性，防止在设备关断时出现不必要的反向电流。这些器件在恒流模式下工作， 有助于防止电流损坏，并且在发生限流故障后维持限定的电流。采用2X2nini2 MicroFET 封装。李文辉表示，在移动市场，飞兆的策略是通过与主流Chipset平台供应商 合作，提供搭配的解决方案或优化的IP,从而减少厂商研发时间和费用，加快 产品上市。此外，飞兆拥有强大的移动IP有助于实现产品的差异化。移动产品常见设计挑战及应对压摆率控制系统挑战：因为具有大电容的负载在开启期间出现浪涌电流， 瞬态输入电压会下降。欠压闭锁(UVL0)会使系统可能出现异常。设计考虑：在给定Cout和Vin条件下，上升时间(Tr)直接影响浪涌电 流。Tr可由集成PM0S的栅极驱动电流来控制：根据最大允许Vin压降和系统排序，实现正确的Tr。过流限制系统挑战：防止在连接损坏的负载的情况下回出现过流或者短 路，由于功率过大，出现较大的Vin压降，可能会导致系统出现永久性损坏， 来自USB和HDMI等物理连接可导致此问题。设计考虑：通过动态Ron控制，将过流限制在特定数值上ILIM设置：固定或者可调节ILIM 精度：±25%、±10%或者±5%三种0CP行为：关断/自动重启电流源模式热关断设计挑战：大功率耗散可能导致功率器件过热或者损坏。设计考虑：保护器件避免过热，通常采用ILIM中的过电流源部件。需估算 结温，用于输入功率预算控制。TRCBFPF1048ONESD ProtectionCONTROL LOGICTumn Slew RateControlled DriverGND图3： RCB保护原理图。反向电流阻断（RCB）设计挑战：反向电流可能经由体二极管从输出端流向 输入端，即使在Cout大于Cin和无放电路径的禁用模式下也是如此，引起系统 错误。传统RCB仅在禁用期间进行RCB,而真正的RCB在启用和禁用期间都进 行RCBo IntelliMAX智能负载开关实现了真正的RCB。设计考虑：当VinVVout时，通过改变体二极管的方向来阻断不需要的方 向电流。