解决手持式设备设计挑战的几点建议

关键字： 山寨机  电源管理  RF 

同时，在紧迫的面市时间压力下，系统设计工程师需根据市场需求快速组合出新产品，因而要时刻追踪最新元器件信息来升级产品性能和可靠性，并诉求于外来的参考设计和解决方案以简化设计。而降低成本和改进产品可靠性等诸多要求往往会将系统设计工程师推向“既要马儿跑，又要马儿不吃草”的尴尬境地。

调查结果同时显示，65%的回复者的系统设计方案或/和参考设计来自于IC供应商，可见IC供应商对于本土整机设计产业的重要性。针对本次调查结果中回复者面临的主要设计挑战，以及为了找寻解决它们的思路，本刊采访了来自IC供应商的多位专家，期望通过他们的经验分享和一些建议能对某些应用领域的设计能力和水平的进一步提高有所裨益！

图1：71%的回复者今年的关注点主要是降低设计成本，比2007年的调查结果有很大增长。

聚焦高功耗需求

设计工程师在具体的系统实现过程中需考虑的内容很多，从市场地位到功能定义，从方案选择到器件选择，因此会在电路设计、整体布局、模块选择、结构设计、应用开发、界面设计、EMC和产品测试过程中遇到种种技术挑战。

在本次设计能力调查中，专注于消费电子产品和手机等通信终端这些通常使用电池供电的系统设计的回复者分别占37%和28%，列第一和第三位。由于电池的容量不可能在短时间内得到大幅度的提高，而随着这些设备的功能(如移动电视，手机上网)的不断强大，耗电的需求却在大幅度增长，因此降低整体系统功耗以延长系统的待机时间与续航时间成为这些设备的主要设计趋势。

随着这些强大功能的出现，设计工程师需要增加电源管理芯片来满足新功能的需求。而新的电源管理芯片势必带来更多的功耗、相关周边器件以及布局等问题，所以电源管理芯片虽然占整体系统设计成本不高但却是很重要的器件。进而从系统待机和工作状态两个角度来考虑，低静态电流、灵活的电源管理策略以及更高的转换效率无疑是选择电源管理芯片时的重要因素。

LDO产品因为输出纹波小，多用于降压小电流方案,但其电源转换损耗较大；待机功耗较低的电荷泵产品多用于白光LED背光源的驱动方案；DC/DC方案则适用于高转换效率或输出大电流的场合。当然，若DC/DC器件的转换效率达到一定水平，转换效率的改进对延长电池使用寿命就起不了决定作用，起决定作用的还是产品自身功耗及电池质量。这时，充电芯片的好坏可能会对电池使用寿命起到的作用更大。目前，本土IC公司的LDO产品在手持设备市场的表现还是很不错的，本土IC产品在白光驱动市场的占有率也相当高，而其他电源管理产品由于性能要求较高则主要由外资芯片大厂掌控市场。

图2：65%的回复者采用IC供应商提供的系统解决方案。

除了像射频供电等特别需求的场合，成本应该成为设计工程师选择电源管理芯片的首要因素，这在LDO的选择上表现得尤为突出。如果LDO和DC/DC转换器的效率相差10%以内的话，并且明显成本优势，设计工程师可尝试使用LDO。韦尔半导体副总裁马剑秋指出，在应用中如果没有发生不可克服的问题的话，这种替换多半可以成功。一个明显的例子是，在不经常使用的模块的电源选择中，设计工程师经常使用LDO替代DC/DC。

DC/DC转换器由于其应用相对复杂，以及产品间的性能差别，因此设计工程师还是应把易用性放在首位。对于DC/DC产品，台湾阿瑟莱特科技的王福基认为产品的性价比也还是方案选择的重要指标。针对未来手持式电源需求,目前阿瑟莱特科技已着手进行的单通道升/降压DC/DC电源转换方案和同步升压方案,已能以单颗DC/DC芯片同时做到升压和降压的自动切换。

集成度、可控制性更高的电源管理单元（PMU）是目前电源管理芯片发展的一个趋势，尤其是具备大输出电流和高转换效率的多通道PMU。但英诺华微电子总经理褚以人同时指出，PMU的主要问题是多电源之间相互干扰，它的EMI问题较难处理，这同时也是本土系统设计比较薄弱的环节。

对于PMU，思旺电子CEO裴石燕博士如是表示：PMU的确可以简化电源管理设计中的困难，但PMU通常被设计成可以适应从低端、中端到高端的所有方案中，这意味着选择PMU将不允许系统设计工程师从成本和性能角度优化。此外，裴博士还建议设计工程师未来可以关注ZVS（零电压开关）和ZCS（零电流开关）拓扑，尽管现在它们未进入电源管理芯片的主流应用，但随着工艺技术的改进，可能会在未来几年看到更多利用ZVS和ZCS拓扑的芯片。

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