PCB部落格 - 可擕式智慧驅動程序使PCB板佈局更加有序

可攜式智慧驅動PCB佈局更有秩序，小型可攜式電子系統一直不斷向前發展，如手機、PMP（個人媒體播放器）、DSC（數位相機）、DVC（數位攝影機）、PME（可攜式醫療設備）和GPS（定位系統），功能特性超越下一代。因此，一些週邊電路的需求趨於相似，因為它們的電源供應器、埠和 MM I (人機介面) 都使用相似的技術。

低功耗全功能產品的三層級策略

隨著可攜式系統功能與效能的提升，對於電源管理的需求也與日俱增。因此，OEM 廠商解決耗電問題的策略也在不斷演進。第一層級的策略著重於能源管理子系统的效率，包括直流損耗最小化/直流轉換器、LDO 公司、電池管理和電池保護電路。這是一種以電源子系統為中心的方法，在很大程度上取決於電晶體供應商是否有能力生產功耗低於市場上類似架構裝置的元件和整合裝置。這使得 OEM 工程師的主要任務是選擇元件，平衡能源效率、元件成本和封裝尺寸。雖然這項策略行之有效，元件市場也實現了其效益，但大多數類比和類比混合訊號 IC 供應商卻沒有從製程尺寸的縮小中獲益良多。

第二級戰畧的重點從供電轉移到系統的某些部分, 即使是大型AS我C的某些部分在特定時間不工作. 當應用於無線連結硬體和顯示器背光等高功率用戶時，該策略尤其有效, 並且可以通過關閉音訊子系統等低功率負載來延長每次充電的工作時間, I/O埠, 或非易失性配寘記憶體. 今天的手機, 例如, 有20個或更多電源區域. 除了節省射頻組件和顯示器背光等大功率電路中的閒置電流外, 只要系統能够關閉電路的時鐘驅動部分，該策略就可以有效降低靜態功耗. 隨著集成電路製造技術向更小尺寸發展, 該策略可以有效地取代時鐘選通，達到降低空載電流的目的. 這種節能策略依賴於系統架構師的科技貢獻, 硬體和軟件實施者, 和ASIC供應商. 雖然這個策略是成功的, 它還受到應用處理器上的負載量的限制, 這些附加功能迫使設計者消耗越來越多的强大計算資源. 例如, 手機已經從ARM7轉移到ARM9和ARM11處理器，作為可選的基帶和二次處理資源. 其他可擕式電子產品也出現了類似的趨勢, 雖然程度較輕.

第3級策略側重於在不犧牲效能的情况下降低各種功能的功耗. 一種可能的科技是利用分佈式智慧管理, 它不需要基帶或應用處理器强大的處理能力和速度. 該策略允許處理器將所有功能移交給半自動週邊控制器. 結果是，處理器可以在人類活動期間進入睡眠模式，而不是需要處理器全部功率的資料處理或通信任務, 例如智慧顯示幕背光驅動程序.

第三層級策略下的背光方案

可攜式電子產品的使用者要求螢幕顯示在所有環境光線條件下都清晰可見。目前的可攜式裝置通常使用光敏二極體或電晶體來估計環境光強度，並將其作為背光驅動器控制的輸入。目前的可攜式裝置通常使用光敏二極體或電晶體來估計環境光強度，並將其作為背光驅動器控制的輸入。光敏檢測器需要信號調節電路：以直流偏置、放大和模數轉換的形式進行激勵，或至少有一個或兩個閾值檢測電平。透過外部元件或類比 I/O 晶片上的引腳，主機處理器通常會以定期資料轉換的形式監控光敏偵測器的輸出。這種轉換的速度從每秒一個數量級到幾個數量級不等。控制器接著會評估結果，通常會將結果分為三類，每天一類，用於光線良好的室內環境，或用於光線不足的環境。處理器通過向背光驅動器發送控制信號來實現這一目標，背光驅動器為 LED 串提供三種可能的電流電平之一。但這樣做並不有效率。實際上，這是一種管理微處理器的方式：在強大而昂貴的中央資源監督下，以低運行成本將任務委派給系統的各個部分。這似乎無助於處理器任務的卸載。

1. 智慧型驅動程式轉移處理器任務

基於 ADP5520 智慧型背光驅動器的解決方案可從 LED 驅動器中大幅節省能源，該 LED 驅動器可在微控制器配置控制下工作，或自動管理顯示器照明。ADP5520 由一個異步升壓轉換器、一個可編程環境光管理電路、一個狀態機器和一個可配置連接埠擴展器組成，可進一步節省系統資源。升壓轉換器最多可為六顆串聯的白光 LED 供電，串聯電壓最高可達 24.5V，驅動電流最高可達 30mA。環境光量測單元分為環境光感測器，可提供所有訊號調節功能，加上晶片上的狀態機器和升壓轉換器，可實現 0 至 30mA 共 128 個電流等級。由於處理器僅執行類似控制曲線的光線控制服務，ADP5520 在模擬各種手機使用情況的測試中，每次充電的操作時間可延長 15%。在 ADP5520 控制方法中加入環境光線偵測後，每次充電的待機時間比基準測量多出 50%。這些曲線類似於不需要 RF 功能的行動互動應用，例如遊戲、文字和電子郵件讀寫或相機應用。設計師希望他們的產品能在不同光度之間平順轉換，而不只是切換。處理器控制的照明解決方案需要大量的處理器互動才能達到平順的轉換，相較於簡單的開/關控制，這顯著增加了處理器的負載。ADP5520 等智慧型 LED 驅動器可實現各種增亮和調光電流變化，包括線性、寬域和立方律，從而進一步降低處理器負載 。可配置驅動器有 15 個不連續且獨立的淡出時間，範圍從 300ms 到 5.5 秒。晶片上有一個可重置的調光計時器，可編程為 15 個時間間隔中的一個，時間間隔從 10 秒到 120 秒不等。

2. 智慧型硬碟機提供額外的低頻寬功能

除了節能之外，這些智慧型驅動器還能支援其他低頻寬週邊，提供額外的價值。例如，ADP5520 整合了一個可配置的連接埠擴展器，提供 8 個 I/O 引腳。其中兩個 I/O 引腳還可連接到第三個專用引腳，作為 LED 指示燈的獨立電流槽，具有可編程的調光、切換和閃爍控制功能。其餘的引腳則可編程用於鍵盤或通用 I/O。這些輔助 LED 驅動器的電流為 0 至 14mA，可以 64 級調光或調暗。與主背光電流消耗方式相同，連接至輔助驅動器引腳的指示燈可以開啟或關閉，也可以透過線性或非線性順序調光。

3. 智慧型驅動程式可減少 PCB 纜線的數量

為了讓組態資料從處理器流向智慧型硬碟機，並讓狀態、I/O 或按鍵資料流回處理器，ADP5520 實作了 I2C 介面。此設定可減少週邊設備與控制器之間的裝置及線路數量，進而簡化 PCB 上高密度可攜式電子裝置的設計。