如何使智能手机“更加智能”
具有挑战性的功能
随着智能手机功能的不断改进,硬件规范要求更大的功耗才能实现目标性能。加大电池容量是满足这种要求的最简单的方法,但这可能导致体积、重量和材料成本的增加。
典型功能手机的电池容量约为600至750mAh,能够支持约350分钟的通话时间和三天的待机时间(图5)。普通智能手机的电池容量在1000至1800mAh的范围内,理应具有更长的通话模式一体成型电感器和通话时间,但实际上,其待机时间大约只有一天,通话时间也只有约350分钟。
图5:具有图示典型功能的普通智能手机的电池容量大约为1000mAh至1800mAh。
这种主要差异与智能手机的数据工作模式有关。用户可以访问移动互联网和移动信使,检查/撰写电子邮件等,同时,设备会继续访问服务提供商网络,进行数据交换。因此,进一步增加电池容量变得不切实际,因为这会使得智能手机体积过于庞大,并显得有些不够“智能”。
有鉴于此,在延长智能手机工作时间的同时,保持更小的电池尺寸,成为硬件设计的一个重要考虑因素。在智能手机中,射频功放(RFPA)、LED背光、应用处理器(AP)和Wi-Fi模块的能耗超过了电池功率的75%。提升这些方面的效率,可以显著延长智能手机的工作/待机时间。
在网络上可以很容易地找到降低LED背光功耗和提高AP或Wi-Fi模块DC-电感器的符号DC效率的解决方案。然而,降低RFPA功耗和缩短电池组充电时间的解决方案就不那么容易找到了。
塑封电感器创新功能是智能手机制造商推出新型号的关键激励因素。这些功能应满足用户的“智能”愿望,并最终成为有别于竞争对手的差异化因素。
减少RFPA功耗
智能手机市场见证了许多最新、最先进的硬件设计,比如飞兆半导体公司的FAN5904。这是一种6W、3/6MHz的降压转换器,它支持GSM/EDGE PAM和3G/3.5G RFPA。由于不需要两个单独的降压转换器,因而能够节省空间。
FAN5904能够满足从WCDMA到HSUPA+、CDMA2000 1x EV-DO的全球流行3G无线标准,它还支持中国的3G标准TD-SCDMA以及在TD-SCDMA信号调制方式下支持更高数据速率的HSUPA。FAN5904转换器还能用于新兴的“TEDGE”移动手机。这种手机支持TD-SCDMA,并且后向兼容GSM/EDGE。图6展示了FAN5904是如何连接基带芯片组、射频收发器和功放的。
图6:飞兆FAN5904降压转换器支持基带处理器、射频收发器、3G功放以及GSM/EDGE PAM。
查看具有和不具有用于语音和数据传输的FAN5904的3G功放的输出功率扫描(具有针对-39dBc ACPR的RFPA供电电压设置)可以发现,该转换器可以在使用相同尺寸电池组的条件下,将通话时间和数据传输时间分别延长14%和30%(分别见图7和图8)。这样,智能手机就能使用更小的锂离子电池组,而又不牺牲总体通话时间和数据上载时间(电感厂家图9)。而更小的电池组又能极大地减小整个手机的体积,使手机变得更薄、更轻和更小。
图7:该图对WCDMA信号调制模式、1000mAh锂离子电池条件下,使用和不使用FAN5904的3G功放的通话时间作了比较。
图8:该图对WCDMA信号调制模式、1000mAh锂离子电池条件下,使用和不使用FAN5904的3G功放的数据传输时间作了比较。
图9:FAN5904转换器在不牺牲通话时间的情况下,允许缩小电池组体积。
实现DC-DC解决方案的另外一个优势是能够极大地降低RFPA壳温。为便于描述,对由FAN5904供电的3G RFPA进行了热成像(图10),其中,FAN5904直接连接到已充电至4.2V的电池。在使用FAN5904的情况下,RFPA的温度在满输出功率时几乎达不到50℃。但在另外两种情况下,温度很容易达到50℃和65℃。因此,在经过一段时间使用后,整个手机发热会相当快。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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