多媒体智能手机的电源管理设计

DC/DC电源转换器产品 可减少LDO需求

在电源管理IC选择中，终端市场对产品尺寸及电源转换效率要求日益严苛，因此属于低成本但效率较差的LDO线性稳压器，渐受到电源转换效率较好，但设计和成本门坎较高的交换式稳压器(Switching REGULATOR)威胁，例如直流转直流转换器(DC/DC Converter)市场的冲击与威胁，造成LDO量缩，甚至因此导致价格下跌，价格竞争压力，让不少电源IC业者转投入DC/DC电源产品研发。

高频率的DC/DC转换器，可让系统周边仅须搭配很小的电感或电容即可，进而缩减电路板面积，当手机与数字相机(DSC)朝轻薄设计发展，势必要减少系统对于单颗LDO需求。因此，使用单组LDO的机率就愈低，不少厂商都转向投入DC/DC转换器研发，包括以经营LDO为主的安茂微电子，也正全力投入DC/DC转换器开发。

整合电源管理芯片趋势

1.低阶手机基频芯片整合PMU

PMU主要是用于解决手机内部电源管理问题，发展PMU的主要目标，即是为手机做有效节电，以避免效率转换损失。目前低阶手机芯片的核心主轴基频芯片，已朝整合PMU电源管理模式发展，由于基频芯片整合PMU可节省手机空间，PMU可具不占空间以及高整合性优势，让厂商致力于发展基频芯片整合PMU方案。

2.高阶手机应用处理器整合PMU

而高阶手机部分，如3G智能型手机配备多媒体影像、无线传输功能设计，其应用处理器耗电量更大，因此就必须发展专用、整合型PMU，以降低应用处理器耗电量。例如，意法半导体就整合了USB OTG高速(High Speed)与音讯编/译码(Audio Codec)，因应智能型手机对音讯的精致度要求，让手机具快速数据传输功能。而美国国家半导体，也针对LED发展出高整合度照明管理单元(Lighting Management Unit；LMU)可解决LED耗电速度快的问题。

另外，电源管理芯片朝客制化发展，将成为未来趋势，为提高PMU使用弹性、扩大应用空间，针对某类型市场或处理器平台，开发出客制化规格，才能创造出业者的市场竞争力。例如德州仪器针对三星的应用处理器，便推出了专属PMU解决方案，希望通过提供客制化的PMU产品服务，积极开发类型(Catalog)PMU，提高产品市占率。

而意法半导体量产的整合型PMU，则是采模块化策略，尽可能整合高阶手机必要功能，如客户有提出某项功能不合适，只需将该功能关闭继续保留其它功能，满足不同客户对手机定位的要求。

图 美国国家半导体高整合度灯光管理单元(LMU)，内建高电压升压转换器及可程序恒流驱动器，可以控制显示器背光系统内高达20个串联发光二极管，以及驱动设于小键盘和相机闪光灯内的发光二极管与红绿蓝 (RGB)光发光二极管。

分离式电源芯片 设计弹性佳

由于整合性电源管理芯片，仍有功能设计限制及弹性不佳缺点，无法为市面上所有手机附加功能全部整合在内，一旦选择整合型PMU，如果设计生产过程出现瑕疵问题，则会影响到后续的作业程序；而分离式电源芯片有更多弹性设计，在规格上都能达到兼容，在功能性、设计方案可以有更多选择性，可避免单一芯片商可能影响设计、生产…等问题。

整合性电源管理芯片种种设计限制，凸显分离式电源芯片有更大弹性及变化优势，特瑞仕半导体发展的多芯片封装(MCM)模式，就属于分离式电源芯片1种，其能针对有些微差异功能的手机，进行电源管理设计与功能变更，而整合型电源管理芯片，只能专用于某型号的手机中。

多芯片封装(MCM)模式与LDO、DC/DC转换器…等分离式电源管理芯片，其设计弹性大，使其能与整合型PMU市场地位并驾齐驱，而不少业者也纷纷提出类型化、模块化芯片设计，分离式电源管理芯片可就单一功能进行技术研发，因应未来手机快速汰旧换新、求新求变的产业趋势中，才能符合手机业者的客制化需求。

在提出分离式电源管理芯片业者中，美国国家半导体的移动像素链接(Mobile Pixel Link；MPL)实体层技术，针对影像显示画素造成的耗电进行管理，以进一步解决电源供应、噪声、及稳定性问题，该技术主要应用于小型显示器及数字相机。MPL能将RGB数据影像从原本24位传送，转换成18位数据进行传送，影像讯号传输路径变大，影像也较清晰，还可达到省电效果。

电池容量管理 增加使用效率

电池转换技术不断精进，然而电池容量却仍赶不上手机厂商需求，与消费者对手机使用时间的满足。虽然近年来，为提高手机电池使用时间，业者开始专注更多高能量电池开发，但对锂离子电池的逐步改进预期，也仅能小幅增加2"3成电池容量。

电池容量短期内不会有突破性发展，就必须靠妥善管理电池容量，让电池可以提供更长的使用时间，而适当的电池管理就显得格外重要。例如对电池的侦测、充电控制、电池保护…等，都可有效管控电池容量状况。透过电池侦测组件，可以检视电池剩余电力，用简单的电荷计量器，由中央处理器负责计算剩余电力，或是通过微控制器的量测组件，提供剩余供电时间、剩余电力、电池电压、温度、电流量…等数据数据，可让使用者更有效掌握电池供电现况。

图说：德仪电池电量监测芯片，可测量电池放电率、温度、老化程度，及其它因素对电池阻抗的影响，量测电池使用寿命的准确率高达99%。