在今年2月27日~3月2日美国“电子高峰会议2006”上，“移动设备的功率挑战”专题讨论会的主旨报告人来自飞兆（Fairchild）半导体、美信(Maxim)、美国家半导体(NS)、功率集成（PI）公司四家著名电源产品和电源芯片供应商的高层主管。他们分别对当前移动设备的供电和电源管理作了精辟的主旨发言。

移动设备电源设计的核心问题

·PI
        PI公司市场副总裁Doug Bailley 强调功率整合的重要性。认为许多用户谈及电源管理问题时，往往关心设备需要多大功率，只有少数用户会考虑到设备真正使用的功率，虽然这部分功率并不大，但是应该受到重视。我们更应注意对环境的冲击，工程师是我们地球上最权威的环保主义者，而移动电话是使用功率最多的设备之一。 室内设备如电视、无绳电话等连接到外部电源插座时需要消耗一部分功率。这部分功率称为空载功率（NLP）。现今，移动手机的空载功率约为1W，无绳电话为1.5W。预期2008年这类设备会超过10亿部，此时总的空载功率大约达到1000MW。巨大的能量被白白浪费，这部分功率相当于5个200MW水力发电厂产生的电力。
       这样巨大的空载功率对环境产生严重冲击。工程师大权在握，他们可以继续照样制造这种消耗空载功率的移动手机，或者采用新的设计来消灭这些空载功率。这样做不会违反规章制度。大量移动手机的销售额值得去解决节约1W的空载功率问题。工程师要高瞻远瞩和开设论坛来设计更有效率的电源系统。
   
·Maxim
      Maxim公司Infocomm 电源管理部董事经理Chris Neil的发言主题是“如何使电源管理对低频模拟功能增值”，他认为开发手持设备应按照四项基本准则：电池寿命、尺寸、成本和进度。尽量使用较少 IC达到目标而不牺牲性能, 这就要求更高的集成度和增加设计的复杂性。复杂性之一是如何划分系统，移动手机制造商最希望 数目不超过2~3个高频、低频和数字的IC 。
  现在，电源管理同样涉及固件和软件的问题。过去，只要完成电路设计，即可交付电源管理人员去制成电源。现在需要尽早介入电源管理，以及对 IC 进度和用户系统两者都有良好的了解。典型的电源管理系统能够为用户系统带来增值。
    更多的高级特征，例如在不需要某些模块时切断电源，对系统设置几种不同的休眠状态。同样能够将一个小型电源管理系统装入系统IC 作为备份，使主处理器无需任何时间都接通电源。
在移动手机中最耗电的元件是显示器、处理器和功率放大器。设计能够降压和升压的低压电源同样并不容易。
                
·Fairchild                                                                                                                                
           Fairchild模拟产品部高级策略总监  Nazzarreno Rossetti 以主题“移动设备的功率挑战”发了言，认为移动设备的发展有两个特点，首先是许多不同器件集中到一个很小的空间内，另外是更多的功能整合到一个器件内。空间是最受关注的问题，电源设计人员将面对的是更小的空间和更高的功率密度。高的功率密度导致限制器件的输出不能超过1W。
       Fairchild的器件都甚低于1W，问题在于是不是就足够了。答案显然是否定的。有三种技术能够带来可观的效益，而不是小量的改善。它们就是有机显示器、燃料电池和功率放大器，例如当前的功率放大器效率只有20%，至少应该达到50%。

·NS
      NS策略市场董事Paul Greenland在“手持环境的能效”的发言中谈及，需要在性能、空间和电源效率之间作出权衡。带宽、功能等正在正高速增长，而用户则要求这些改进能够由同样或更长的电池寿命来实现。从电源管理观点来看，可用工具包括系统知识、与用户的良好关系、对电源技术的了解、所用技术与用户的协调、使用的标准等等。挑战之一是电源管理的集成范围。用户可能需要定义一项总设计以便获得更好的电源系统，达到他们的终端产品比竞争对手的
产品具有更长的电池寿命。电源管理目标从功能为主的技术变为不同的技术综合。在芯片组中嵌入电源监视系统来监测重要参数，以便为工作元器件提供正好足够可用的电能，正如汽车的汽油注入系统那样有效。                                                                                                                               
                                                                                                                                           
                                                                                                                                                                                                                                          
   移动设备的节能挑战

        国际能源组织（IEA）早在1999年就倡议“全球1W”计划，建议任何电气产品在待机模式下的输入能耗小于1W。 欧盟在2000年提出分三阶段降低电子设备无负载功率的指引，例如功率15W以下的电子设备，2001年、2003年、2005年要达到无负载功率分别为1W、0.75W、 0.30W。美国布什总统亦在2001年7月对联邦政府部门发布命令，鼓励购买待机能耗不超过1W的电气产品。

   在这次座谈会上 , 四位主要发言人在主旨报告和讨论中从不同方面提到移动设备的节能问题，节能成为此次座谈会交流的重点。显然，由于欧盟的有害物质限制指令(RoHS )即将在今年7月生效，加上环保意识的提高 , 移动设备制造商和电子工程师都对移动设备的节能问题更加关切。大家都认识到2008年10亿部移动手机节约1W空载电能的重要环保意义，减少1000MW的空载功率，不但可以延长移动设备电池的寿命，而且节约电能和有利于环保，一举两得。

        PI公司Doug Bailley谈到：“只要想像一下，移动手机的充电器可能都插到电源输出插头上，如果任何一户那怕节约一点电能的话，乘上今天9亿部手机之后就是一个极为庞大的数字。只要不在工作状态的充电器减小数量不多的1W空载功率，即可节约总共900MW的电能，足以少建几个大型发电厂。”该公司在1998年推出TinySwitch系列的节能AC / DC 转换芯片，今年的第三代 TinySwitch—III系列采用EcoSmart节能技术可在3W~8W的输出负载下实现恒定的效率，而通用的PWM （脉宽调制）控制方式AC /DC 转换器，其效率是随负载而变化的。

TinySwitch—III还能够满足欧盟制定的待机和空载能耗的严格指标。至今该公司已出售10亿片使用EcoSmart 技术的AC/DC  转换器芯片，广泛用于移动手机、无绳电话等通信设备的充电器中。

除空载功率的节能之外，移动设备充电器负载工作状态下的节能潜力更为可观，9亿部移动手机需要消耗3800MW的功率，相当1.5个核发电站或几个新建的200MW水电大坝的发电量。Maxim 公司 Chris Neil 称,“在芯片设计阶段，工程师就有许多改进能效和降低待机能耗的工作可做，例如延长充电周期之间的时间，或者降低电池容量，从而减小总的耗电功率。另外，建立不只一个待机模式或休眠状态，功率可以分级续惭下降，以及关断芯片中更多不运行模块的供电。”
         
Fairchild公司的Nazzarreno同样认为，数量巨大的移动手机是降低能耗的重点所在，他从手机芯片中模拟电路的节能角度提出：“改善RF 功率放大器效率是良好的开端，因为它是移动手机中最大功耗的部件之一。目前RF 功率放大器的效率只有20%，现在的技术有可能使效率提高到50%，这样移动手机的通话信时间即可增加。”另外，“移动手机采用有机LED 显示屏好处很多，因为OLED 不像普通LED 那样需要背光照明。”
      
NS公司Paul建议只要投入很小部分的成本，采用先进的电源管理电路有助于总能耗的改善。他认为电源管理的好坏是区分终端产品节能程度的重要标志。该公司的PowerWise  电源管理技术，可让移动手机设计者将电源监视电路装入移动设备的芯片中，测量电源的功耗，获得的数据反馈到电源管理逻辑，从而控制回路参数达到最佳效率。PowerWise技术从系统角度出发，采用自适应电压调节（AVS ）的概念，在电源管理系统中嵌入ARM  基的自适应电源控制器（APC），可满足负载电源的要求，以及建立与外部电源供应系统的通信。利用AVS技术供电的基带芯片，可使W-CDMA 的线性放大器峰值效率从25%提高到35%。PowerWise技术中的接口总线已成为业界的一种新型接口标准，专为电池供电的移动设备的SoC芯片与电源管理芯片建立双向通信，确保对嵌入DSP 的电源管理芯片的可靠控制。            

  结语

           移动设备电源从电源管理的发展趋势来看，必须综合考量如下的几个关键问题：
      
       1.根据电源特性、成本和面市时间等重要指标全面权衡电源系统的设计。
       2.电源管理系统必须适应移动设备日益轻薄纤巧，而功能不断增加的要求。
       3.电源芯片力求提高集成度、高效率、突破散热瓶颈、延长电池寿命。
       4.使用DPS处理器、FPGA 、固件和软件工具，提高空闲、睡眠、深度睡眠等智能化节能模式。
                     
        因而，今后的电源管理将从目前以提高效率和成本效益为主要目的，把电源送到负载上，转向以管理用电和按负载特性划分的动态供电技术。根据用电系统的变化对供电做出相应调整，将不同负载状态的能耗降至最低。现今，包括移动设备在内的手持设备一般有多至6组电源输出，动态供电势在必行。高级电源管理芯片设计亦从模拟电路为主提升至模拟/数字混合电路，从硬件设计为主提升至硬件/软件兼备的智能芯片。