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用于便携式电子产品的模拟技术解决方案 |
| 发布时间:2005年11月27日 点击次数:37 |
| 来源:中电网 作者: |
 钟建鹏：我是美国国家半导体的中国华东地区应用工程师。今天在座肯定有很多的朋友在做便携式产品的设计。可能大家都了解到,作为一个便携式的应用,消费者愿意买这样的产品,很大程度上取决于这个产品是不是漂亮、是不是能够播放非常动听的音乐、是不是有很强的待机寿命,工作的时候是不是能够比较Cool的工作,这都影响消费者是否买产品的非常重要的因素。往往都是靠模拟电子技术实现的,比如非常高清晰度的音频功率放大器播放更清晰、更高品质的音乐,还有一些是用效率更高的产品,让系统工作的时候不发很多的热,降温。这些都是模拟技术能够带来的一些好处。 我接下来的汇报里着重介绍美国国家半导体在模拟方面便携式的解决方案。钟建鹏： 首先电源管理方案,对于便携式来讲,电源是非常有挑战的设计环节。我们可以看到,随着便携式产品本身的功能越来越多,比如一个手机不但是一个手机,已经提升了很多的娱乐商务等等其他的许多功能。这些功能很多都是非常耗电的。比如娱乐方面,有些手机或者PMP,支持看电视的功能,可能带来1W平均的功耗。或者支持两个喇叭的播放,可能带来3W左右的功耗。其他比较大的LCD显示需要比较亮的背光,也是很的大功耗。比如数码摄像机需要一个闪光灯驱动,每闪一下也需要消耗很的大电流。这都是从用电的角度说,提升了用电的需求。但是电池并没有一个非常革命性的提高。我们便携式产品都很小,很漂亮,但如果需要背一个很大的电池供电,这很难让人接受。我们从电源管理的角度剖析便携式的电源的应用。 钟建鹏： 所有便携式的电子产品一定都是电池供电,需要一个锂电池配合,需要把电压降到所需的电压,IO可能是2V多,还有一些升压的需要,需要升压的电路做。如果电压不高也不低,3.3V的,如果用锂电池比较多,可能锂电池就需要升压、降压的电路。输入电压高于负载电压的时候可以降下来。升降到各种需要的负载电压的时候,需要各种不同的电源管理的IC。很多不同的IC集成在一起就是电源管理单位。先从电池说起,一定是需要一个锂电池充电器,3947、3658都是现在使用非常广泛的,这些都放到IC里,并且3947支持LDMODE,如果在外面使用,可能不想用电池,从系统里拿出来,这个系统还可以照常供电。这个情况下,我们的插脚实际充当了降压的功能,给系统供电。还有一个就是3658的另外的一个功能,现在许多的便携式产品需要和PC共享一些数据,需要USB接口,USB上有Powerbus,当插入USB的时候,都可以通过两个渠道任意一个进行充电。 钟建鹏： 如果从降压来讲,我们基本上为客户提供三种解决方案,首先大家非常熟悉的线性的降压器件,还有就是开关电容,另外就是电感的DC/DC,他们有什么不一样呢？这个表可以看到效率方面的表现。假定有一个锂电池供电,我们需要把锂电池降压,这个图的横轴是电流,降到1.8V的时候,LDO基本效率是低于50％的。DC/DC的效率就非常高,基本在90％,用电杆基本是95％左右。 钟建鹏： 先看一下基于电杆的产品,我们有哪些新的比较得好应用？比如3G手机里,现在非常流行应用就是放一个DC/DC在电视和RFPA之间,传统方案里,RFPA输出功率不是恒定的,信号不同的时候需要输出不同的功率。如果一个恒定的电压给他,很大程度上电压消耗在PA内部,并没有转化成功率,带来无谓的消耗。DC/DC输出功率是受控的,可以调整输出电压的幅度,很大程度上节省了电池的寿命。3G手机里WCDMA有些客户做过测试,用DCDC的技术能够提高两个小时左右的通话时间。 钟建鹏：基带部分现在也越来越的应用DC/DC了。越来越的客户采用DC/DC方案最新的DC/DC在Smartphone的应用里非常广泛,很多客户用他给某些多媒体处理芯片供电。DC/DC基本已经不会在设计中有太大的麻烦,电路设计非常的简单,基本步需要二极管做续流用,只需要配合一个小的电杆。输入电容、输出电容、一张小电板,效率大概多少呢？效率都在95％左右,效率非常高。并且DC/DC里引入了一个新的技术,两种工作模式,PFM工作模式,好处就是可以自行调节电压。 钟建鹏： 刚才我提到的是电源管理部分,电池到负载之间所有的电路都有很多的观点提供给大家。还有一类产品在便携式应用里非常普遍,比如手机的背光,手机不但有白色的背光,可能还有三色灯的显示作为装饰灯光,还有手机里有一个摄像头,配合闪光灯。我们看到的这个电路基本是最通用的白光驱动,我们可以很简单的方案做出配合白光的驱动。类似的方法很多,我不一一讲。还有一大类是并联LED,需要驱动器,不需要电杆。挑战在哪里呢？并联的障碍就是要保证路与路之间要保证电路匹配度,保证均匀的背光。 钟建鹏： 并联的LED又有两种不同的方式,刚才看到的是空间级的工作方式,我们的驱动器提供一个恒流的电压出来。还有一个就是把阴极结合芯片,我们基本都有不同的IC配合TOP结构。现在很多手机支持闪光灯功能。电池随着手机的使用,电压越来越低,就导致电池用了闪光的亮度越来越弱。我们的是提供一个不同范围的DC/DC,支持大的工作电流,瞬时可以到400毫安。如果要经常亮,我们也支持一个模式,输出250毫安的长时间的电流。用这个实现就不会在电池电压降下来,闪光灯亮度也降下来的问题。 钟建鹏： 我们知道OLNINE需要输出两个高压,给串联的LED做储存背光,同时提供一个偏压（音）。刚才我已经列举了很多有关亮度相关的功能,有很多不同的方案。如果一个亮度功能比较丰富的产品,可能真的需要很多不同的IC。比如需要键盘驱动、RTB的驱动,不同的IC放在设计里,可能板级尺寸非常紧张。我们有集成率非常高的产品,我们叫显示管理单元,可以支持多组LED。如果设计里需要很多的功能,我们都有亮度管理单元的IC提供给大家。 这是一个使用例子。3936两颗灯可以任意做背光。这是非常灵活的一个使用,解决所有亮度问题。在亮度驱动,我们还引入了新的功能,就是音乐同步,只要把模拟的音频信号接到IC,我们就可以根据音乐幅度有动感推动LED,达到闪灯和音乐同步的效果。有6个POD（音）,接不同的颜色的灯,可以把显示和模拟进行一个同步的效果。 钟建鹏： 现在有一些客户已经把IC使用到手机里了,并且MP3客户也在使用这样的IC。现在功能最强的亮度管理单元是我们现在新推出的LP3954。整体IC没有多的改变,是一个DCDC做,只需要一个电杆。如果亮度功能都需要,月这个IC无论是成本角度还是设计度,都是非常优化的一个方案。我刚才提到的是我的汇报的两个部分,一个是电源管理,一个是亮度驱动类,在这两方面我们都有很多的产品。还有一类就是音频。 钟建鹏： 现在市场上有三类大的产品,一类是高集成度,现在可能需要处理的不单是声音,还需要和旋、MP3,需要驱动很多不同的复杂的器件,我们有很多单个的方案支持音频器件,比较高强度的产品简化设计。还有一类趋势就是现在越来越的便携式的应用所承载的音乐需要有比较高的功率输出,希望声音比较响。有一类产品可以推动。内部的DC/DC可以自己把工作电压升上去,在低的工作电压情况下输出比较大的输出功率,还有一类就是我们效率方面的大类产品就是D类功放,基本是80％的效率。 钟建鹏： 最后我花很少的时间介绍一下,我们只是提供模拟方案的公司,在便携式里提到模拟方案我们常想到电源管理、功率放大器,还有一种最常用的就是运算放大器,比如信号的调整、麦克风的音频信号需要放大,不同的声音需要一个加法器（音）,或者需要优化视频、音频的品质,这些都是需要一些技术搭建的东西。我们有专门的一条产品线,专门做低电压、低功能,做出非常好的运算放大器,可以NB和PDA中的麦克风预放大。比如我们在低功耗方面我们有超低功耗的产品,有非常低噪声的产品,有非常高增益带宽的产品,还有非常小封装的产品,这是我们整个产品线的一个描述。大家如果有时间有兴趣可以看看,有需要可以随时跟我们销售办公室打电话,联系我们。 钟建鹏： 我还提一下我们便携式应用里用到的设计的容易被忽略的问题。我们知道,我们的便携式产品是单电压供电,如果需要运算放大器做信号处理,你的运算放大器肯定只是单电压供电,如果交流信号进来,是没有办法输出电压的,一般需要一个偏置电压,实现你要的功能。 在我们的资料里我提供几个非常通用的偏置线路的接法。 做一个简单的总结,在便携式应用里我们提供模拟方案,电源管理方案、效率最好、效率最全的灯光管理方案到复杂的音频子系统,还有低电压的运算放大器,如果你们需要我们产品解决你们的问题的时候,我们是有很多的产品可以为你服务的。 |
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