浅谈如何设计高度集成的智能系统电源管理
品慧电子讯现在用户对手机功能的需求已经不是简单的拨打和接听电话，而便携式导航设备（PND）要做的也不仅仅是指引用户从A点到达B点。智能手机、个人导航设备、移动游戏平台以及其他手持式消费产品之间功能集的融合能够提供给消费者功能丰富的产品选择，这将带来巨大的好处。
同时，这种趋势也给便携式应用的设计人员带来了巨大的挑战，因为他们现在必须在一个空间狭小的设备中加入所有这些不同的功能，还要使产品有别于竞争对手的产品。在许多情况下，这是通过提高音频质量、改善用户界面体验、减小外形尺寸和延长电池寿命等方法实现的。现在，这种新的高度集成的智能系统电源管理解决方案，使设计人员拥有了一种有助于实现差异化的利器，同时也为他们提供了一种能够跨多种平台和多代产品的灵活的架构。
灵活性和高集成度缩短产品上市时间
将大量功能纳入单一设备的需求不仅凸显了提高集成度以减小尺寸的要求，而且还需要一种可编程电源管理解决方案以支持各种应用的处理器、系统内存和其他外部元件（如WiFi、蓝牙和GPS）的需求。今天，许多电源管理解决方案都针对特定应用处理器进行了优化操作，可以使单个系统的设计更容易。但是，开发针对不同地域和人群需求的多种产品的许多OEM厂商都可以受益于更加灵活和高集成度的解决方案，该方案可以用不同的应用处理器跨多个平台重复使用。
最新产品（如IDTP95020智能系统电源管理解决方案）通过采用一种包含嵌入式微控制器的独特架构实现了这样的灵活性（见图1）。嵌入式微控制器用来管理所有的片上资源，并支持动态可编程系统功率调节模块和一个片上电源管理机制，这使得该解决方案极具灵活性。除了可编程开关模式DC-DC转换器和低压差（LDO）稳压器，IDTP95020还集成了电池充电管理、白光LED驱动器、低功耗有混音器功能的立体声音频和语音编解码器、D类放大器及耳机驱动器、用于片上和片外时钟发生器的锁相环（PLL），以及触摸屏控制器（见图1）。其中的每个功能模块都是完全可编程的，可以由嵌入式微控制器通过预定义脚本序列加载到内部存储器或外部EEPROM中来控制。这使得IDTP95020可独立于应用处理器自主运作，从而减少了处理日常事务和实时事件监控的需求。IDTP95020还允许处理器通过两个I2C接口中的其中之一写入寄存器来控制其功能模块（见图2）。
这种灵活性和可编程性不仅使IDT P95020可满足各种应用处理器所需的动态电压调整，而且使设计人员能够快速修改电源管理解决方案，以满足其产品组合的不同外设要求。能够在多个产品中重复使用的解决方案不但可以显著减少完成这些项目所需的设计资源，还有助于更快地将这些产品推向市场。此外，可重复使用的电源管理解决方案还有助于简化采购和库存管理。
图1：IDTP95020智能电源管理解决方案
复杂用户界面的系统级影响
触摸屏已迅速从奢侈功能转变为一个用于各种消费产品的标准功能。利用像IDTP9502这样集成了触摸屏控制器和白光LED驱动器的智能电源管理解决方案，设计人员能够快速、方便地添加该功能，而无需使用多个分立元件，这也有助于减少应用处理器的负担并降低系统功耗（图2）。通过将监控触摸屏、按钮和其他用户输入的需求从应用处理器转移到智能系统电源管理解决方案，应用处理器可以将其高性能处理能力专注于更多的增值功能，或是有更多时间处于空闲或完全待机状态，以降低系统的总体功耗。IDTP95020还可以从应用处理器接管白光LED背光的控制需求。通过集成白光LED驱动器和触摸屏幕控制器，以及使用12位ADC监测其他模拟系统测量的性能，IDTP95020无需采用应用处理器即可唤醒显示器或控制其亮度。
图2：利用集成电源管理解决方案简化设计
集成式编解码器简化音频处理
在许多便携式应用，特别是那些基于分立式应用处理器和基带处理器的方案中，将有多个音频输入和输出需要融合和调整。这使得集中式音频混频器成为一种新的需求，在许多构架中，由应用处理器来执行这个功能。但由于混音是CPU密集型操作，这会给应用处理器资源带来沉重的负担，并导致功耗过大。采用嵌入式音频编解码器的智能系统电源管理解决方案提供了一种更好的方法。通过承接应用处理器的混音操作，集成电源管理解决方案（如IDTP95020）可减少应用处理器的处理负担，从而使这些资源可用于其他功能，或使处理器进入低功耗待机状态以降低系统功耗（见图3）。
图3：IDT P95020的音频路由和混频
开发环境
尽管一个完全可编程的智能电源管理解决方案能为设计人员提供极大的集成度和灵活性，但它也需要创建用户定义的电源排序和脚本以应对各种中断和事件。为确保创建这些排序和脚本不会对产品上市时间造成不利影响，任何电源管理解决方案都迫切需要在一个强大的开发环境中完成开发。IDTP95020的开发工具包括可直接连接设计人员个人电脑的评估板。IDT公司基于GUI的脚本工具具备直观的拖放式界面，设计人员可用它来定义电源轨的顺序，还可以通过预定义操作顺序和设置来创建并运行工具命令语言（TCL）脚本以配置IDTP95020。一旦设计人员完成了这些脚本文件，该工具即可将它们直接加载到评估板上的EEPROM中（图4）。
图4：DT P95020开发环境
让电源管理成为一种战略决策
过去，电源管理一直是许多便携式消费类应用设计中最后考虑的一个因素。虽然这种方法一直能很好地满足设计人员的需求，但由于便携式消费电子设备日益复杂，而且需要在尽可能延长电池寿命的前提下融入各种功能，因此电源管理解决方案的选择显得更加重要。现在，智能系统电源管理解决方案（如IDTP95020）的开发可以让设计人员做出战略决策，即采纳可用于多个产品平台和多代产品的更加灵活、高集成度的解决方案。这一决策可以减少开发多种产品所需的设计资源并缩短产品上市时间，同时还有助于优化系统的性能和功耗。
