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消费者对更多功能与更高级性能的需求不断膨胀。视频编解码速度更快的处理器以及日益强大的硬盘驱动能力实现了在一个设备中集成音频/视频的功能,即便携式媒体播放器。按照压缩比率的不同,一款具有20GB硬盘的典型高端播放器可存储时长为60~80小时的MPGE视频或时长为500~600小时的MP3音频。一些型号还可能具有FM调频功能或数码相机功能。
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便携式媒体播放器的电源管理便携式媒体播放器的电源管理
消费者对更多功能与更高级性能的需求不断膨胀。视频编解码速度更快的处理器以及日益强大的硬盘驱动能力
实现了在一个设备中集成音频/视频的功能,即便携式媒体播放器。按照压缩比率的不同,一款具有20GB硬盘的
典型高端播放器可存储时长为60~80小时的MPGE视频或时长为500~600小时的MP3音频。一些型号还可能具
有FM调频功能或数码相机功能。
最新的市场研究报告显示,对消费类电子的需求依然很强劲。由于这些消费类电子产品变得越来越小巧轻便且电池使用
寿命更长,便携式音频/视频播放器在消费类电子领域日益受到人们的青睐。
但是,消费者对更多功能与更高级性能的需求不断膨胀。视频编解码速度更快的处理器以及日益强大的硬盘驱动能力实
现了在一个设备中集成音频/视频的功能,即便携式媒体播放器。按照压缩比率的不同,一款具有20GB硬盘的典型高端播放器
可存储时长为60~80小时的视频或时长为500~600小时的MP3音频。一些型号还可能具有FM调频功能或数码相机功能。
设计挑战设计挑战
不断发展的消费者需求对技术提出了新的挑战。音频/视频回放、游戏等功能都需要高效地使用电池电量。设计时尚、小
巧、用户友好型器件需要采用极微小的电子与机械集成组件。为了尽可能延长工作时间,认真考虑电池的化学特性与容量以及
电池电量监测功能是至关重要的。对功率转换电路的正确选择也决定着电池为系统供电的效率。
器件有着严格的尺寸要求,因此设计人员应在小而薄的封装中采用集成组件,以确保良好的功耗性能。虽然先进的电源IC能在
同一器件上集成数个电源通道,但我们必须了解系统的电源分组,以避免过度集成。在复杂的电子系统中,如果所有供电组件
都集中在相同的位置,会造成
创新型解决方案创新型解决方案
一款便携式媒体播放器处理器、内存以及显示器需要若干不同的电压轨和大量的电源电能。电池必须得到高效充电和管
理,并实现从电池电压到 电源电压的高效率转换。否则,用于音频的电池使用时间持续16小时以及用于视频回放的电池使用
时间持续5小时的目标就很难实现。
图图1 典型便携式媒体播放器的电源子系统典型便携式媒体播放器的电源子系统
图1显示了针对便携式媒体播放器的电源子系统。锂离子电池充电器能安全准确地给电池再充电,而精确的电池电量监测
器件可确定充电状态,并有助于系统最大限度利用任何可用电量。数个电源转换器将电池电压转换为所需的系统电压。最重要
的是为具有显示控制器与背光功能的显示器供电。对于内存以及其他组件而言,主电源为3.3V电压轨通常需要高达1A的电
流。而对硬盘而言,3.3V的电源通常由独立的主电源电压轨提供,因为该电压轨由系统单独控制以实现在不需要时将其关
闭,因此可节省能耗。处理引擎需要一些超低内核电压,1.2V或1.8V即可。音频必须是具有线性稳压器的稳压输出以过滤开
关转换器的噪声。
充电器必须具备管理若干输入源的功能,如电脑与外设的USB端口以及墙上适配器。在适配器引脚上的输入电压额定值
高达18V,这不仅能避免系统在DC电源线路上出现过压峰值,而且还能使用价格较低的非稳压墙上电源。充电IC能够决定进
入电池的实际充电电流和系统所用的电流。因此,在电池充电和系统运行同时进行的情况下,充电过程也不会出现非正常终止
问题。上述解决方案实现了动态的电源管理,在系统和电池间合理分配可用的DC输入功率。如果系统电流上升,电池充电电
流会自动降低,反之亦然。这样有助于优化成本,使墙上电源也能满足系统整体对电池与应用的平均用电需要,而不是必须采
用满足最严格用电条件的电源。
我们可用电池电量监测计来精确测定剩余电池电量,从而进一步改善电池管理。这样,处理器就能有效采用低功耗模
式,并在需要充电时提醒用户,从而更好地管理媒体播放器的功耗。
媒体播放器的功率转换主要通过转换DC稳压器来实现。我们认为,就稳压工作而言,线性稳压器解决方案具有体积小和
成本低等优势。但如果电流超过300A,就会因为功耗太高而需要占板很大且价格昂贵的散热片。如果输出电流较高且输入至
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