电源管理 - 便携式设备创新发展道路

　　电源管理是便携式设备不可忽视的重点，便携式设备电源管理的目标是降低便携式设备的用电量，尽可能延长电池的使用寿命。在这方面，便携式设备处理器供应商和电源器件供应商都在积极探索更有效的电源管理技术。

　　ARM的智能能源管理(Intelligent Energy Manager)技术通过与操作系统和应用程序的合作，能够根据需要动态地调整CPU性能，从而实现对能源的智能管理，显著地降低了便携式设备在使用过程中的功耗问题。

　　飞思卡尔的i.MX21应用处理器即使在进行多重作业时，也可以延长电池的使用寿命。这要得益于飞思卡尔的Smart Speed技术――它意味着用户能在电池耗尽之前完成所有工作。

　　在i.MX31/31L中飞思卡尔采用了更高级电源管理工艺技术，例如：自动动态电压和频率变换(DVFS)、动态处理温度补偿(DPTC)、有源偏移(Active well-bias)和电源闸控。

　　Intel的PXA27x则加入了wireless MMX技术和SpeedStep动态电源管理技术，不但大大增强了PXA270的媒体处理能力，而且极大降低了系统功耗，延长PMP产品的电池寿命。

　　除了通过处理器降低功耗外，降低其他元器件的功耗也是必须的。凌特公司电源产品部产品市场经理Tony Armstrong指出数码相机、MP3 播放器、GPS 接收器和PDA 等便携式产品大都通过AC适配器、USB 线或锂离子电池提供电源。在这些电源之间的电源轨控制是一个很大的技术挑战。直到最近，设计师还是通过分别采用多个 MOSFET、运算放大器等实现这个功能，但同时却需要面对热插入及巨大的浪涌电流等问题，而这将引起很大的系统问题。

　　他表示大部分以电池供电的便携产品采用专用集成电路(ASIC)来解决电池充电、电源路径控制、提供多路供电以及实现如真正输出断接和精确USB电流限制等保护功能。采用这种方法的原因显而易见，因为这样用一个器件就可以满足所有电源管理需求。可惜的是，这种方法同样有缺点。首先，ASIC是通过特定晶圆制造工艺而制造，因此难以为各项功能实现性能最优化。其次，ASIC的定义和开发周期通常很长，在要求设计周期短且动态变化快的今天，这一问题变得越来越重要。从概念到出货，电源管理ASIC往往需要用上一年半时间。而在此期间，某一产品的设计需求可能已经变化了三次了。

　　随着便携式设备处理器工作电压不断降低，电源管理也面临新的挑战。Tony Armstrong指出亚微米的CMOS制造工艺，把CPU 和 DSP 电压降至 1V 以下。这要求新一代电源转换集成电路的电压输入必须很低，而且提供的输出电压也要低于 1V，同时还要具有相适应的输出电流、高转换效率、低噪声及扁平紧凑的引脚。随着 DSP 核心电压降至 1V 甚至更低，更需要以低电压提供电源。

　　除了在处理器方面进行有效降低功耗外，便携式设备的显示方面的节电潜力尤其不能被忽视。目前，多数便携式设备开始采用TFT LCD来显示显示用户所需的不同类型信息和数据。制造商所面对的挑战是确保用户能在各种环境下从显示屏上阅读到信息。为了实现这个目标，他们必须为彩色 LCD 提供适量的背光。背光通常由白光发光二极管(LED)产生。同样，这也要求用一种紧凑、有效和低噪声方式为这些 LED供电。

　　不过，电源管理在采用新技术的同时也带来了新的问题，这是便携式开发人员要引起注意的。例如目前许多新型的电池供电型便携式设备用开关电源取代了线性稳压器，从而延长电池寿命。不过，这也引发了新的设计问题，因为蜂窝手机有噪声敏感的无线电路和板上敏感的 RF 接收器。噪声发生器(开关电源)和噪声敏感电路的结合可能会产生干扰。

　　传统的解决方案是将噪声发生电路和噪声敏感电路分离开来。但由于目前的便携式设备多将所有部件紧密封装，所以这种方法已经不可行。采用屏蔽方法则无论在成本上还是体积上都行不通，传统的开关电源是将噪声能量集中到窄带谐波中。然而，一旦其中一个谐波与敏感频率相一致(例如，接收器中频频带)就可能导致干扰。

　　凌特的Tony Armstrong指出已经成功实施的一个技术是通过扩展工作频谱使开关频率能通过伪随机数(PRN)序列进行调制，从而去除窄带谐波。凌特的LTC3251可在芯片上可实现扩频操作。

　　便携式设备的电源管理还涉及存储、软件的操作和漏电的控制等多个因素，都需要设计师仔细考虑。

　　显示--绚丽真彩时代已经来临

　　从单显到多彩再到目前的真彩显示乃至未来的OLED显示，绚丽多姿的显示画面让便携式设备增色不少，目前，就连MP3音频播放器也开始采用OLED显示方式，可见显示的重要性。

　　现今便携式设备主要的显示方式是采用STN和TFT LCD，在手机领域，主要的显示方式还是color STN。但在数码相机领域，主要采用TFT LCD显示，而且在2003年，柯达就推出了采用OLED显示的数码相机。作为公认的未来显示主流技术，业界对OLED渴望已久。“但OLED的缺点是寿命短，目前只能达到5000小时。”信利半导体公司一位负责人表示。

　　由于在亮度、对比度、色彩、厚度和功耗方面有出色的表现，消费者对OLED仍表示了期待。许多便携式设备器件供应商如处理器供应商、电源器件供应商都对OLED表示了支持，纷纷宣布自己的产品支持这新兴显示方式，但专利和寿命制约了该技术的发展。市场上只有为数不多的便携式产品采用这一显示方式。

　　但OLED市场还是保持了高速增长势态，iSuppli的数据显示，2005年OLED面板的销售收入将较2004年增长50.7%，达到6.15亿美元。销售量将再次几乎翻番，达到6000万部。而到2011年，OLED面板的销售量将增长到3.41亿，销售收入将达到29亿美元。

　　不过，随着2005年柯达的几项重要材料专利将过期，该公司正逐步开放其专利，随着越来越多的公司加入OLED的生态链，预计其大规模普及已经为时不远了。

　　嵌入式软件----让便携式设备变得更加智能

　　如同PC软件一样，嵌入式软件的应用将使便携式设备变得更加智能。通过软件，便携式设备将实现更多丰富的功能。

　　目前，在便携式设备中应用最多的还仅是操作系统。现今，主要有四大操作系统应用于便携式设备，它们是Symbian、Linux、Palm OS 和微软的Windows Mobile，最新的统计数据显示，在智能手机领域，应用最多的还是Symbian，市场占有率超过了76%，但是Linux操作系统增长很快，已有去年的3.4%增长到13.7%，成为第二大操作系统。

　　随着消费电子设备日益智能化，操作系统软件的左右日益凸现。全球软件巨头微软近日就与东芝合作，欲将其Window CE应用于消费电子设备高清DVD中。微软还希望开发软件支持家用消费电子设备之间的互操作和组网。

　　便携式设备作为最常用的家用设备，未来其操作系统应当考虑这些需求。奇趣科技移动及嵌入式解决方案部产品总监Adam Lawson表示：“便携式设备操作系统关注的重点主要是小型化、多任务、易用性、易于下载/安装/移除第三方应用软件、组网、多媒体支持、游戏、数据共享、安全和防病毒等。”

　　他指出，便携式设备操作系统未来的发展趋势是：操作系统供应商会开发或集成他们自己的软件开发工具，设备供应商会寻找可扩展的、互操作性好的、兼容性好的操作系统，这个操作系统还要能不同设备和芯片上工作;更快更低成本的硅架构会青睐Linux解决方案;而Linux会走向成熟并解决互操作性问题。

　　他表示奇趣科技的Qtopia嵌入式Linux解决方案可以提供通用性的应用平台，也可以用于特定的垂直市场，可在功能、效率、软件大小方面提供很好的折中。