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个人导航设备的电源管理子系统设计

作者:开云体育官网app 时间:2023-01-22 15:09
本文摘要:最近两年,PNDPersonalNavigationDevice被更多消费者拒绝。PND的功能也越来越多样化,从单一的导航系统功能,到更能应用于多媒体的多功能,比如通过蓝牙建立免提功能。因此整个PND系统变得更加简单,给设计人员带来了一系列新的挑战,包括如何优化系统功耗,如何修改整个系统的设计,如何减缓产品上市时间。 搭配合适的电源管理单元(PMU)可以帮助设计师解决这些问题。首先,使用PMU可以修改设计,节省成本。因为要优化PND的功耗,需要单独控制各个功能模块的电源。

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最近两年,PNDPersonalNavigationDevice被更多消费者拒绝。PND的功能也越来越多样化,从单一的导航系统功能,到更能应用于多媒体的多功能,比如通过蓝牙建立免提功能。因此整个PND系统变得更加简单,给设计人员带来了一系列新的挑战,包括如何优化系统功耗,如何修改整个系统的设计,如何减缓产品上市时间。

搭配合适的电源管理单元(PMU)可以帮助设计师解决这些问题。首先,使用PMU可以修改设计,节省成本。因为要优化PND的功耗,需要单独控制各个功能模块的电源。

如果使用分立器件,需要更多的GPU进行单独控制,而PMU可以通过I2C或其他非常简单的串行通信方式来控制各个电源的供电。另外,很多处理器对上电时序有严格的要求,所以一般情况下,一个小MCU必须控制各个分立器件来构造上电时序;但是,大多数PMU可以获得处理器所需的上电时序,这需要额外的MCU减少。利用PMU的这些特性,可以修改设计,节省成本。

当然,好处也可以节省PCB空间,修改PCB设计。在PND系统中使用PMU还需要方便设计人员进行功耗优化设计和散热设计,缩短电池的使用时间,避免PND内部温度过低对PND造成损坏。一些PMU的电源输入电压可以通过软件动态调整,设计人员可以根据不同的应用调整电源输入电压。比如播放MP3时,处理器的核心电压可以取1.2V,计算导航系统路径时,核心电压可以取1.35V,如果使用分立器件,核反应电压必须统一为1.35V或更高。

那么播放MP3的时候,处理器内核消耗的电量不会多到30%~50%。一般来说,PMU不获取系统的一些监控功能,如监控电池电压和PMU本身的温度。

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这将进一步帮助设计人员优化功耗设计和散热设计。比如PND检测到芯片温度过低,可以自动暂停一些不必要的应用,比如暂停MP3播放或者降低充电电流。

除了上面提到的,在PND系统中使用PMU也可以减缓产品的上市时间。因为PMU各电源的电压和功率输入可以通过软件控制,所以电池的充电电流也可以通过软件开发。同一个PMU可以作为不同的产品使用,软件可以相互兼容。

设计师可以节省测试、检查新设备和重写软件的时间,同时也可以防止匹配新设备带来的一些风险。这些将有助于延长上市时间。PMU也呈现出一些新的发展趋势,最典型的就是在PMU中内置一些音频处理功能。

如何在不降低成本和牺牲音频性能的情况下,在同一芯片上构建功率器件和音频处理器件,对PMU设计人员来说并不构成一定的设计挑战,PMU设计人员必须同时具备丰富的功率器件设计和音频器件设计经验,因为功率器件的噪声,尤其是DC/DC,不会降低音频性能。奥地利微电子公司的AS3*和AS3658芯片可以很好的解决这些问题。

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PND自由选择PMU要注意以下几点。首先要自由选择一个需要满足未来1~2年市场需求的PMU。

考虑的主要因素有:各电源的输入电压范围和阻抗能力,充电器能否对抗更大容量的电池,音频编解码器(audio CODEC)能否满足未来1-2年可能的主流应用。其次,需要考虑PMU是否获得了一些合适的系统监控功能,如监控电池电压、充电器输出电压、PMU芯片温度等。第三,要考虑PMU供应商的设计和生产能力。PMU,尤其是带音频编解码器的PMU,是一种非常复杂的仿真设备。

如果PMU供应商没有多年的PMU设计经验,用户不会面临相当大的风险。PMU供应商是否有自己的芯片生产工厂也是最重要的考虑因素,因为仿真设备的设计与生产过程密切相关。奥地利微电子公司有多种PMU可供选择,可以满足从入门级个人导航系统设备到高端个人导航系统设备的需求。

其中刚发布的AS3658非常适合中高端PND应用。AS3658(图1)可以满足大部分电力市场需求(包括上电时序抑制)和PND中的音频处理抑制,大大降低了系统的复杂度。

图1:1:AS3658典型应用框图。


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