電源雲端系統(Power Cloud System, PCS)可望將行動裝置節能效益推向高峰。為延長行動裝置電池使用時間,瑞昱與台灣交通大學共同提出電源雲端系統新概念,在整合各種電源拓撲後,開發出智慧型電源管理單元(PMU),有助行動裝置在任何負載情況下,皆達到最佳電源使用效率。
交通大學電機工程學系教授陳科宏認為,電源雲端系統未來亦可望以數位電源的形式,搶進高階伺服器電源市場。 |
交通大學電機工程學系教授陳科宏表示,經由產學合作催生的電源雲端系統概念,完全跳脫傳統電源管理思考,將帶動新一波智慧型PMU設計風潮。其將脈衝寬度調變(PWM)控制IC、開關穩壓器(Switching Regulator)、低壓差線性穩壓器(LDO)、混合設定電路(Hybrid Setting Circuit),以及輔助電源供應單元(Auxiliary Power Unit)通通整進PMU,形成一具電源雲端系統,可因應系統單晶片(SoC)各種負載狀況,彈性調配最適合的電源管理方式,提升總系統效率。
陳科宏指出,高整合度的智慧型PMU不僅具優異的電源效率,亦可縮減外部元件用量,對降低系統成本及電磁干擾(EMI)均有助益。目前國內IC設計業者–瑞昱,已積極與交大合作技術研發與測試驗證,並展開量產計畫,預期今年下半年將有更明確的產品進展。
至於下一階段的研究計畫,交大將分別與瑞昱及一家國外電源IC設計大廠,將智慧型PMU發展成更完整的電源管理晶片(PMIC),並採用40奈米(nm)低電壓先進製程,將功耗壓至最低水準,搶攻高階行動裝置電源商機。
陳科宏認為,應用電源雲端系統的PMU設計臻於成熟,且優化成本結構後,升級成PMIC可增進與SoC之間的溝通及工作排程速度;甚至可藉輔助電源供應單元儲存電力,再由SoC下指令給PMIC分配到最適當的電源控制迴路,紓解電池供電負擔。
據了解,智慧型PMU可透過電源雲端系統,感知系統動態電壓變化,於重載時開通開關控制迴路,提升電源轉換效率;進入輕載後則切換至線性控制迴路,降低電流損耗,讓行動裝置的電源管理方案加倍聰明。
其中,尤以混合設定電路為實現智慧型PMU最關鍵的核心。陳科宏指出,行動裝置大多時間處於輕載狀態,唯有上網、播放影片等重載情況下,應用處理器才需較大電力供應,滿足高速處理要求。透過混合設定電路偵測與接收SoC使用資訊,再判斷應打開何種電源控制迴路,即可有效延長行動裝置的電池壽命。經交大實驗室實測,採用智慧型PMU的MP3裝置,約可降低50%功耗,讓電池使用時間增加一倍。
事實上,電源雲端系統概念已在產、學界掀起一股風潮,各家電源供應商均有類似設計雛型,且國內外知名大學也相繼在期刊或學術論壇發表論文。陳科宏更透露,為讓電源雲端系統更趨完備,業界正策畫在智慧型PMU中導入升降壓(Buck-Boost)機制,藉升壓功能榨乾電池剩餘電量,進一步拉長裝置待機時間。