智能電源管理方案助力便攜式消費應(yīng)用

    在當(dāng)今的消費電子產(chǎn)品市場上，要區(qū)分不同類別的產(chǎn)品已經(jīng)變得越來越困難。現(xiàn)在用戶對手機功能的需求已經(jīng)不是簡單的撥打和接聽電話，而便攜式導(dǎo)航設(shè)備(PND)要做的也不僅僅是指引用戶從A點到達(dá)B點。智能手機、個人導(dǎo)航設(shè)備、移動游戲平臺以及其他手持式消費產(chǎn)品之間功能集的融合能夠提供給消費者功能豐富的產(chǎn)品選擇，這將帶來巨大的好處。同時，這種趨勢也給便攜式應(yīng)用的設(shè)計人員帶來了巨大的挑戰(zhàn)，因為他們現(xiàn)在必須在一個空間狹小的設(shè)備中加入所有這些不同的功能，還要使產(chǎn)品有別于競爭對手的產(chǎn)品。在許多情況下，這是通過提高音頻質(zhì)量、改善用戶界面體驗、減小外形尺寸和延長電池壽命等方法實現(xiàn)的?，F(xiàn)在，這種新的高度集成的智能系統(tǒng)電源管理解決方案，使設(shè)計人員擁有了一種有助于實現(xiàn)差異化的利器，同時也為他們提供了一種能夠跨多種平臺和多代產(chǎn)品的靈活的架構(gòu)。

靈活性和高集成度縮短產(chǎn)品上市時間

將大量功能納入單一設(shè)備的需求不僅凸顯了提高集成度以減小尺寸的要求，而且還需要一種可編程電源管理解決方案以支持各種應(yīng)用的處理器、系統(tǒng)內(nèi)存和其他外部元件(如WiFi、藍(lán)牙和GPS)的需求。今天，許多電源管理解決方案都針對特定應(yīng)用處理器進(jìn)行了優(yōu)化操作，可以使單個系統(tǒng)的設(shè)計更容易。但是，開發(fā)針對不同地域和人群需求的多種產(chǎn)品的許多OEM廠商都可以受益于更加靈活和高集成度的解決方案，該方案可以用不同的應(yīng)用處理器跨多個平臺重復(fù)使用。

最新產(chǎn)品(如IDTP95020智能系統(tǒng)電源管理解決方案)通過采用一種包含嵌入式微控制器的獨特架構(gòu)實現(xiàn)了這樣的靈活性(見圖1)。嵌入式微控制器用來管理所有的片上資源，并支持動態(tài)可編程系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)模塊和一個片上電源管理機制，這使得該解決方案極具靈活性。除了可編程開關(guān)模式DC-DC轉(zhuǎn)換器和低壓差(LDO)穩(wěn)壓器，IDTP95020還集成了電池充電管理、白光LED驅(qū)動器、低功耗有混音器功能的立體聲音頻和語音編解碼器、D類放大器及耳機驅(qū)動器、用于片上和片外時鐘發(fā)生器的鎖相環(huán)(PLL)，以及觸摸屏控制器(見圖1)。其中的每個功能模塊都是完全可編程的，可以由嵌入式微控制器通過預(yù)定義腳本序列加載到內(nèi)部存儲器或外部EEPROM中來控制。這使得IDTP95020可獨立于應(yīng)用處理器自主運作，從而減少了處理日常事務(wù)和實時事件監(jiān)控的需求。IDTP95020還允許處理器通過兩個I2C接口中的其中之一寫入寄存器來控制其功能模塊(見圖2)。

這種靈活性和可編程性不僅使IDT P95020可滿足各種應(yīng)用處理器所需的動態(tài)電壓調(diào)整，而且使設(shè)計人員能夠快速修改電源管理解決方案，以滿足其產(chǎn)品組合的不同外設(shè)要求。能夠在多個產(chǎn)品中重復(fù)使用的解決方案不但可以顯著減少完成這些項目所需的設(shè)計資源，還有助于更快地將這些產(chǎn)品推向市場。此外，可重復(fù)使用的電源管理解決方案還有助于簡化采購和庫存管理。

IDTP95020智能電源管理解決方案

圖1：IDTP95020智能電源管理解決方案。

圖2：利用集成電源管理解決方案簡化設(shè)計。[!--empirenews.page--]

復(fù)雜用戶界面的系統(tǒng)級影響

觸摸屏已迅速從奢侈功能轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€用于各種消費產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)功能。利用像IDTP9502這樣集成了觸摸屏控制器和白光LED驅(qū)動器的智能電源管理解決方案，設(shè)計人員能夠快速、方便地添加該功能，而無需使用多個分立元件，這也有助于減少應(yīng)用處理器的負(fù)擔(dān)并降低系統(tǒng)功耗(圖2)。通過將監(jiān)控觸摸屏、按鈕和其他用戶輸入的需求從應(yīng)用處理器轉(zhuǎn)移到智能系統(tǒng)電源管理解決方案，應(yīng)用處理器可以將其高性能處理能力專注于更多的增值功能，或是有更多時間處于空閑或完全待機狀態(tài)，以降低系統(tǒng)的總體功耗。IDTP95020還可以從應(yīng)用處理器接管白光LED背光的控制需求。通過集成白光LED驅(qū)動器和觸摸屏幕控制器，以及使用12位ADC監(jiān)測其他模擬系統(tǒng)測量的性能，IDTP95020無需采用應(yīng)用處理器即可喚醒顯示器或控制其亮度。

集成式編解碼器簡化音頻處理

在許多便攜式應(yīng)用，特別是那些基于分立式應(yīng)用處理器和基帶處理器的方案中，將有多個音頻輸入和輸出需要融合和調(diào)整。這使得集中式音頻混頻器成為一種新的需求，在許多構(gòu)架中，由應(yīng)用處理器來執(zhí)行這個功能。但由于混音是CPU密集型操作，這會給應(yīng)用處理器資源帶來沉重的負(fù)擔(dān)，并導(dǎo)致功耗過大。采用嵌入式音頻編解碼器的智能系統(tǒng)電源管理解決方案提供了一種更好的方法。通過承接應(yīng)用處理器的混音操作，集成電源管理解決方案(如IDTP95020)可減少應(yīng)用處理器的處理負(fù)擔(dān)，從而使這些資源可用于其他功能，或使處理器進(jìn)入低功耗待機狀態(tài)以降低系統(tǒng)功耗(見圖3)。

IDT P95020的音頻路由和混頻

圖3：IDT P95020的音頻路由和混頻。

開發(fā)環(huán)境

盡管一個完全可編程的智能電源管理解決方案能為設(shè)計人員提供極大的集成度和靈活性，但它也需要創(chuàng)建用戶定義的電源排序和腳本以應(yīng)對各種中斷和事件。為確保創(chuàng)建這些排序和腳本不會對產(chǎn)品上市時間造成不利影響，任何電源管理解決方案都迫切需要在一個強大的開發(fā)環(huán)境中完成開發(fā)。IDTP95020的開發(fā)工具包括可直接連接設(shè)計人員個人電腦的*估板。IDT公司基于GUI的腳本工具具備直觀的拖放式界面，設(shè)計人員可用它來定義電源軌的順序，還可以通過預(yù)定義操作順序和設(shè)置來創(chuàng)建并運行工具命令語言(TCL)腳本以配置IDTP95020。一旦設(shè)計人員完成了這些腳本文件，該工具即可將它們直接加載到*估板上的EEPROM中(圖4)。

DT P95020開發(fā)環(huán)境

圖4：DT P95020開發(fā)環(huán)境。

讓電源管理成為一種戰(zhàn)略決策

過去，電源管理一直是許多便攜式消費類應(yīng)用設(shè)計中最后考慮的一個因素。雖然這種方法一直能很好地滿足設(shè)計人員的需求，但由于便攜式消費電子設(shè)備日益復(fù)雜，而且需要在盡可能延長電池壽命的前提下融入各種功能，因此電源管理解決方案的選擇顯得更加重要?，F(xiàn)在，智能系統(tǒng)電源管理解決方案(如 IDTP95020)的開發(fā)可以讓設(shè)計人員做出戰(zhàn)略決策，即采納可用于多個產(chǎn)品平臺和多代產(chǎn)品的更加靈活、高集成度的解決方案。這一決策可以減少開發(fā)多種產(chǎn)品所需的設(shè)計資源并縮短產(chǎn)品上市時間，同時還有助于優(yōu)化系統(tǒng)的性能和功耗。