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一、提高電能的轉化效率
關式電源。但并非開關電源可以代替一切，二者有各自的優勢和劣勢，適用于不同的場合。
線性電源
成本只有開關電源的幾分之一。LDO 的封裝從 SOT23 到 SC70、QFN，直至 WCSP 晶圓
級芯片封裝，非常適合在手持設備中使用。對于固定電壓輸出的使用場合，外圍只需 2 到 3
個很小的電容即可構成整個方案。
超低的輸出電壓噪聲是 LDO 最大的優勢。但 LDO 的缺點是低效率，且只能用于降壓的場
合。LDO 的效率取決于輸出電壓與輸入電壓之比：η=Vout/Vin。在輸入電壓為 3.6V（單
節鋰電池）的情況下，輸出電壓為 3V 時，效率為 90.9%，而在輸出電壓為 1.5V 時，效率
則下降為 41.7%。這樣低的效率在輸出電流較大時，不僅會浪費很多電能，而且會造成芯
片發熱影響系統穩定性。
開關式電源
電感式開關電源是利用電感作為主要的儲能元件，為負載提供持續不斷的電流。通過不同的
拓撲結構，這種電源可以完成降壓、升壓和電壓反轉的功能。
電感式開關電源具有非常高的轉換效率。在產品工作時主要的電能損耗包括：內置或外置
MOSFET 的導通損耗，主要與占空比和 MOSFET 的導通電阻有關；動態損耗，包括高側和
低側 MOSFET 同時導通時的開關損耗和驅動 MOSFET 開關電容的電能損耗，主要與輸入電
壓和開關頻率有關；靜態損耗，主要與 IC 內部的漏電流有關。
在電流負載較大時，這些損耗都相對較小，所以電感式開關電源可以達到 95%的效率。但
是在負載較小時，這些損耗就會相對變得大起來，影響效率。這時一般通過兩種方式降低導
通損耗和動態損耗，一是 PWM 模式：開關頻率不變，調節占空比。二是 PFM 模式：占空
比相對固定，調節開關頻率。
電感式開關電源的缺點在于電源方案的整體面積較大（主要是電感和電容），輸出電壓的紋
波較大。在 PCB 布板時必須格外小心以避免電磁干擾（EMI）。
為了減小對大電感和大電容的需要以及減小紋波，提高開關頻率是非常有效的辦法。
電容式開關電源
電荷泵是利用電容作為儲能元件，其內部的開關管陣列控制著電容的充放電。為了減少由于
開關造成的 EMI 和電壓紋波，很多 IC 中采用雙電荷泵的結構。電荷泵同樣可以完成升壓、
降壓和反轉電壓的功能。
由于電荷泵內部機構的關系，當輸出電壓與出入電壓成一定倍數關系時，比如 2 倍或 1.5
倍，最高的效率可達 90%以上。但是效率會隨著兩者之間的比例關系而變化，有時效率也
可低至 70%以下。所以設計者應盡量利用電荷泵的最佳轉換工作條件。
由于儲能電容的限制，輸出電壓一般不超過輸入電壓的 3 倍，而輸出電流不超過 300mA。
電荷泵特性介于 LDO 和電感式開關電源之間，具有較高的效率和相對簡單的外圍電路設計，
EMI 和紋波的特性居中，但是有輸出電壓和輸出電流的限制。
二、提高電能的使用效率
在手機中，減少能量的浪費、將盡量多的可用電能用于實際需要的地方，是省電的關鍵
手持設備電源系統一般結構
信號處理系統
信號處理系統主要是信號處理器是手機的核心部分，它如同人的心臟，會一直工作，因此它
也是一個主要的手機電能消耗源。那么應如何提高它的效率呢？一般來說可采用以下兩種方
法。
方法 1：分區管理。將處理某項任務時不需要的功能單元關掉，比如在進行內部計算時，將
路是可以關斷的。
方法 2：改變信號處理器的工作頻率和工作電壓。目前絕大多數的信號處理器是用 CMOS
工藝制造的。在 CMOS 電路中，最大的一項功率損耗是驅動 MOSFET 柵極所引起的損耗。
可以看出功率損耗與頻率和輸入電壓，即 IC 的電源電壓的平方成正比。所以針對不同的運
算和任務，把頻率和電源電壓降低到合適的值，可以有效地減少功率損耗。
DVS（動態電壓調整）技術有效地將處理器與電源轉換器連接成閉環系統，通過 I2C 等總線
動態地調節供電電壓，同時調節自身的頻率。TPS65010 集成了充電電路、電感式 DCDC
和 LDO。同時還可以通過 I2C 總線對各路輸出電壓進行調節，非常適合為 OMAP 和類似
的處理器供電。
音頻功率放大部分
音頻功率放大器是手機中又一能量消耗大戶，輸出功率可達 750mW，對于帶有免提功能的
手機可達 2W。如何提高放大器的效率呢？傳統的技術采用 AB 類線性放大器，其效率隨輸
出功率變化，最好只有 70%。使用 D 類功率放大器，利用 PWM 的方式，可使效率提高到
85-90%。
系統。運用這類操作系統，可以有效地降低軟件編制中的工作量，同時優化系統的電源管理。
電源管理對手持設備日趨重要。一個高效的系統是要將電源管理的觀念貫穿于設計的每一個
環節，并且平衡系統多方面因素設計完成的。隨著半導體技術和電路設計技術的發展，會有
越來越多的節能技術涌現，為手持產品的不斷發展助力。
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