智能手机电源管理芯片逐渐走向集成

2008-04-09 11:11:50来源: 中国电子报 关键字:管理  降压  稳压  射频  压差  线性  演进

  去年,全球生产了约11亿部手机,因此,手机电源管理芯片市场非常庞大,但这一芯片市场的垄断程度也在提高。

  智能手机中原来采用的分立电源管理芯片已经基本上被集成在一起,而节能技术的演进仍在继续。

  电源管理芯片被集成大部分厂商再难介入

  “现在,手机的电源管理芯片市场几乎没有什么可做的了。”一家芯片厂商负责人向记者说,“原来手机中需要一些分立的电源管理芯片,如低压差线性稳压器(LDO)、直流直流转换器(DC/DC),但现在它们都被集成到手机的电源管理单元(PMU)中。而且,PMU都是由国际上大的手机套片企业供应。这样,除了新增功能外,大多数设计生产分立电源管理芯片的企业就没有什么市场了。”

  这位人士进一步介绍说,PMU这一产品几乎可以承担大部分手机电源管理的工作,主要负责对手机锂离子电池供应的电能源进行升、降压稳压,将不同电压的能源供给不同的手机工作单元,像处理器射频器件、相机模块等,使这些单元能够正常工作。而负责升压、降压及稳压工作的正是原来分立的LDO和DC/DC,它们现在被集成,目前一个PMU中集成了七八个LDO和DC/DC芯片。

  现在,PMU主要是随手机整体平台(基带+射频+电源管理PMU),由大的平台厂商,如德州仪器(TI)、联发科(MTK)、意法半导体(ST)等企业供应,其他电源管理芯片企业几乎无法介入这一市场。这样,虽然手机电源管理市场非常大,但大部分厂商是没有机会介入的,这一点有点像过去PC产品电源管理市场被逐步垄断的发展情形。

  虽然被几个大厂垄断,但手机电源管理芯片市场的容量是让所有企业都注目的大市场。去年全球共生产了约11亿部手机,如果每部手机采用的电源管理芯片按10元来计算,也有110多亿元的规模。根据诺基亚的预测,2008年手机市场将比2007年增长10%,达到12亿部。与此同时,市场调研公司Databeans预测,2008年电源管理芯片市场增长率为7%,而手机电源管理芯片市场的增速将更快。还有公司预测,2008年总体电源管理市场比起2007年应该会有15%~20%的增长,而以便携产品为首,将有新的应用大量出现。总体看来,2008年,手机电源管理芯片的规模仍然在百亿元以上。在这个百亿元规模的大市场上,垄断程度已经越来越高,大部分企业难再介入。

  手机电源管理芯片需要低功耗低成本

  在手机中,除了负责手机各部分电源管理工作的PMU外,像背光和新增功能的电源管理会需要两三个LDO器件。手机设计公司德信无线的薛先生向《中国电子报》记者介绍说,对于LDO,他们希望选择静态功耗低、价格便宜的器件,其中静态耗电量应该在100μA以下。而记者了解到,目前市场上LDO价格在3美分左右,利润已经非常小。而对于已经集成到PMU中的DC/DC器件,在器件的转换效率达到90%以上后,价格就变成一个非常重要的选择因素。记者了解到,目前市场上的DC/DC芯片销售价在0.4美元左右。

  薛先生表示,从手机整体设计上看,总的来说,他们要选择静态耗电量低的器件,也比较看重价格。而他还强调,目前在手机节能设计上,手机设计公司耗费时间最多的是软件代码的优化,主要是对芯片驱动层代码的调试。“虽然芯片厂商已经做了调试,但我们还可以把驱动层代码进一步优化,使耗电电流更小。”他说。他还介绍说,像手机LCD部分的节电问题,由于智能手机有时要选择3.5英寸和3.7英寸的较大屏幕,而这方面的供应商非常少,货源紧张,这时,这部分的节能设计就不是最重要的考虑因素了。

  半导体厂商尝试新方案提高芯片效率

  芯片厂商应对智能手机低功耗设计的挑战时,一方面提高DC/DC器件的转换效率,减少在电源管理过程中的电源消耗。例如,TI近日推出400mA微型低功耗DC/DC转换器TPS62270,这一转换器的电源转换效率达到95%,这也许是业界目前能够达到的最高转换效率,这能延长各种应用中的电池使用寿命。与此同时,TPS62270转换器能够将输出电压降至0.9V,因而能够很好地为各种器件供电,其中包括TI最新的C5000DSP、低功耗MSP430微控制器以及具备超精度处理器内核的控制器。

  另一方面,一些企业也在改善手机PMU的节电设计,在此过程中提出了节电设计的新概念。美国国家半导体市场经理VikSangha表示,在智能手机中电源方案已不单单需要高效率的LDO和DC/DC稳压器了,而需要逐渐兼顾到手机整个系统的能耗管理问题。他们就智能手机系统推出了降压-升压稳压器以及后置稳压器等新兴电源管理技术,给智能手机带来更多的节电特色。

  VikSangha表示,在目前及未来的手机电源管理设计方面,在锂离子电池技术的发展速度尚不足以满足不断增长的能耗需求之时,要想让智能手机能更长时间地运行,引入革命性的电源管理技术已迫在眉睫。

  名词解释

  什么是PMU?

  PMU(PowerManagementUnit)是电源管理单元,它与LDO和DC/DC这些单一功能产品不同,它能同时集成多个LDO、DC/DC和充电管理等功能,满足一些相对通用的电源转换需求,例如手机应用的PMU可能同时处理手机平台上的LCD供电、存储器供电、摄像头供电、基带处理器供电、USB接口以及电池充电管理等问题。

  什么是LDO?

  LDO即英文lowdropoutput的缩写,也就是低压差线性稳压器,这种电源管理芯片的压差可以低至0.2V~1.3V,可以实现5V转3.3V/2.5V、3.3V转2.5V/1.8V等要求。LDO是一个降压的DC/DC转换器,一般只用于降压,因此输入电压会大于输出电压。它的特点是成本低、噪音小,但工作效率一般比较低,为60%-75%。选择时,一般静态电流小的器件效率会好一些。

  什么是DC/DC?

  它是直流到直流的稳压器,包括boost(升压)、buck(降压)、boost/buck(升/降压)和反相结构,具有高效率、高输出电流、低静态电流等特点。随着集成度的提高,许多新型DC/DC转换器的外围电路仅需要电感和滤波电容,但该类电源控制器的输出纹波和开关噪声较大,成本相对较高。

关键字:管理  降压  稳压  射频  压差  线性  演进

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2008/0409/article_513.html
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