Bildergalerie
Intelligentes integriertes Power-Management trägt erheblich bei, Energie in elektronischen Geräten zu sparen.
"Wir nutzen unser Know-how in digitalen Techniken und im Analog-Bereich, um eine erfolgreiche integrierte Power-Management-Methode zu entwickeln": Lonny Trahan, Director of Technical Marketing bei IDT.

Es ist unbestritten, dass unsere Gesellschaft mehr Energie als je zuvor verbraucht“, bringt es Lonny Trahan, Director of Technical Marketing, bei IDT im kalifornischen San Jose, auf den Punkt. „Durch die Menge an elektronischen Geräten, die heute verfügbar sind und unserem scheinbar unstillbaren Hunger nach Energie sowie weiteren überlebensnotwendigen Geräten, werden unsere natürlichen Energiequellen erschöpft.“ Weiterhin müssen Handheld-Geräte in der Consumer-Elektronik über immer mehr Funktionen verfügen, während sie gleichzeitig mit längerer Batterielaufzeit arbeiten sollen. Deshalb steht die Integration moderner Energiesparmethoden in aktuellen Geräteentwicklungen auf der To-Do-Liste vieler Unternehmen. „Bei IDT ist das Power-Management eine wichtige Komponente im Design all unserer Bausteine“, betont Lonny Trahan. Die Power-Management-Methode des Herstellers ist nach eigenen Aussagen ausgeklügelt, weil sie sich auf die Endanwendungen fokussiert. Warum? „Anstatt das Power-Management als einen Endmarkt zu betrachten, sehen wir es als einen Wegbereiter für applikationsoptimierte Lösungen auf Systemebene“, erklärt Trahan und ergänzt: „Unsere Power-Management-Technik berührt alle unsere Endmärkte, wie die Infrastruktur für drahtlose Kommunikation, Persönliches und Unternehmens-Computing, Video und Displays und tragbare Consumer-Elektronik.“ Die Kalifornier arbeiten eng mit den relevanten Zielmärkten zusammen, um den Energiebedarf in Neuentwicklungen zu senken und die Batterielebensdauer zu verlängern.

Die klassische Power-Management-Lösung betrachten

Um die Verlustleistung zu reduzieren, konzentrieren sich Unternehmen in der Regel darauf, die elektrischen Parameter einzelner Power-Management-Bausteine zu optimieren. Mit jedem Design versuchen Hersteller die Ausmaße der einzelnen Chips auf der Baugruppe zu minimieren und sie gleichzeitig schneller und verlustleistungsärmer zu machen, bei gleichzeitig niedrigeren Kosten versteht sich. Diese Methode auf Chip-Ebene läuft jedoch nur auf stufenweise Einsparungen hinaus und löst so nur einen Teil des Problems. „Selbst wenn die einzelnen Chips weniger Energie verbrauchen, wird dem Energieverbrauch des gesamten Systems nur wenig Beachtung geschenkt“, erläutert Lonny Trahan. „In den letzen Jahren haben wir den Einsatz serieller Busse aufkommen sehen, um die Kommunikation zwischen einzelnen Chips oder Subsystemen auf der Baugruppe zu ermöglichen. Diese Standards für die Kommunikation zwischen den Chips sind wichtig für die Reduzierung der Verlustleistung des Systems, benötigen aber in der Regel teure Komponenten.“

Lösung: Eine Methode auf System­ebene für das Power-Management. Es sind diverse Techniken nötig, um das Power-Management für das Gesamtsystem erfolgreich auf einen einzigen Chip zu integrieren. Problem: „Die meisten Firmen sind nur auf einige wenige dieser Techniken spezialisiert und besitzen nicht das Know-how und die Expertise, um diese Integration durchzuführen“, weiß Trahan. Er ist sich sicher: „IDT hat dieses wichtige Know-how.“

Das Power-Management integrieren

Die Lösung des Herstellers: Er betrachtet das Power-Management auf System­ebene und stellt fest, dass sich durch Steuern der Energie, die durch das System fließt, größere Energieeinsparungen und ein höherer Systemwirkungsgrad erzielen lässt. „Unser neu vorgestellter IDT P95020 ist eine intelligente Power-Management-Lösung, die auf den Einsatz in tragbaren Consumer-Elektronik-Produkten, wie Smartphones, Navigationssysteme, Internet-Zugangsgeräte und E-Books, zielt“, nennt Lonny Trahan einen Lösungsvorschlag. Der IDT P95020 beinhaltet ein erstklassiges High-Fidelidy-Audio-Subsystem, Takterzeugung, einen resistiven Touch-Controller, Treiber für LED-Hintergrundbeleuchtung, einen Li+/Polymer-Batterieladebaustein, mehrkanalige DC/DC-Wandler und einen hoch-auflösenden A/D-Wandler auf einem einzigen Chip, zusammen mit einem eingebetteten Mikrocontroller.

Auf einen Blick

Effizientes Power-Management trägt dazu bei, Energie zu sparen. Klassisches Power-Management beschäftigt sich damit, die einzelnen Bausteine zu optimieren und effi­zienter zu gestalten. Das ist nicht genug, meint IDT und hat deshalb einen Systemansatz entwickelt, der den Energiefluss insgesamt optimal kontrolliert und steuert.

Diese Ein-System-Lösung managt den Energiefluss im gesamten System. Der Mikrocontroller kann beispielsweise in Echtzeit die Funktionen aller Subsysteme überwachen und jedes Subsystem ein- oder ausschalten, abhängig davon, was in Echtzeit gerade geschieht. Wenn ein bestimmtes System nicht arbeitet, kann der Mikrocontroller es herunterfahren, so dass sich erheblich Energie sparen lässt. Zudem erfordert die Implementierung dieses Funktionsumfangs die Integration von seriellen Bussen.

Systemleistung verbessern

Die Power-Management-Architektur erlaubt es dem Mikrocontroller, alle Ressourcen auf dem Chip zu managen und auch allgemeine Verwaltungsaufgaben und I/O-Verarbeitung vom Applikationsprozessor auszulagern. Diese Eigenschaft resultiert nach Herstelleraussagen, zusammen mit programmierbaren Regelungsblöcken für die Systemenergie und einem Power-Management-Programm auf dem Chip, in höherer Systemleistung und längerer Batteriebetriebszeit. Ein weiteres Beispiel: die Power-Smart-Technik, die IDT insbesondere für Displays von Notebooks und Netbooks entwickelt hat. „IDT stellte die industrieweit erste Einchip-Power-Management-Lösung vor, die einen Timing-Controller, Power-Mamagement und LED-Treiber auf einem einzigen Chip integriert“, ist Trahan überzeugt. Dadurch lassen sich Stückliste und die Ausmaße von Netbooks, Tablet-PCs und Notebooks reduzieren. Die Lösung integriert einen LVDS-Eingang und Mini-LVDS-Ausgangs-Timing-Controller mit einem voll-integrierten Power-Management und einem vierkanaligen LED-Treiber für die LED-Hintergrundbeleuchtung. Vorteil: Die Power-Smart-Lösung hilft Entwicklern, Geld zu sparen und das entsprechende Produkt schnell in den Markt einzuführen. 

Der Beitrag basiert auf Materialvorlagen von Lonny Trahan von IDT in San Jose, USA.