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第1章 个人便携式设备电源管理的简介 1

1.1 电源发展的趋势 3

1.2 移动设备及其应用 4

1.2.1 蜂窝手机 5

1.2.2 便携式媒体播放器 11

1.2.3 便携式数字音频播放器 12

1.2.4 便携式导航设备 13

1.3 蜂窝手机 14

1.3.1 蜂窝系统概览 14

1.3.2 小区系统的演化 15

1.3.3 蜂窝手机的结构 18

1.3.4 无缝移动：网络性 20

1.4 小结 26

参考文献 27

第2章 能量节省的层级综览 28

2.1 难题和挑战 28

2.1.1 缩短技术上的差距 28

2.1.2 持续工作、持续连接与便携的矛盾 29

2.1.3 用性能和价格平衡电池的工作时间 29

2.2 功率与能量的异同 30

2.2.1 功率损耗的要素 32

2.2.2 动态和静态功耗的要素 32

2.3 能量节省技术的层级 33

2.4 低功耗的发展过程与晶体管技术 36

2.4.1 加工工艺调节 37

2.4.2 晶体管和互连 39

2.5 低功耗封装工艺 50

2.5.1 简介 50

2.5.2 系统级封装 51

2.5.3 堆叠封装 51

2.5.4 SiP与PoP的比较 52

2.6 小结 53

参考文献 55

第3章 低功耗设计技术、设计方法和工具 57

3.1 低功耗设计技术 57

3.1.1 动态处理温度补偿 57

3.1.2 静态处理补偿 58

3.1.3 电源门控 58

3.1.4 状态保留电源门控 60

3.2 低功耗结构的子系统技术 61

3.2.1 时钟门控 61

3.2.2 异步技术：GALS 62

3.2.3 节能模式 65

3.3 低功耗SoC设计方法、工具和标准 66

3.3.1 简介 66

3.3.2 低功耗设计过程 68

3.3.3 EDA厂商关于低功耗设计的主要方法 71

3.3.4 低功耗格式化标准 78

3.4 小结 83

参考文献 84

第4章 能量优化软件 85

4.1 移动软件平台 85

4.1.1 调制解调器软件 86

4.1.2 应用软件 89

4.1.3 手机设备的操作系统 90

4.1.4 操作系统及应用程序执行环境 92

4.2 节能软件 94

4.2.1 动态电源管理 95

4.2.2 节能编译器 97

4.2.3 应用主导的电源管理 100

4.2.4 高级电源管理 100

4.2.5 高级配置与功率接口 101

4.2.6 应用主导的电源管理的要求 102

4.3 小结 105

参考文献 105

第5章 移动设备的电池与显示器 107

5.1 简介 107

5.1.1 电池面临的挑战 107

5.1.2 电池技术的革新 109

5.2 电池原理 110

5.3 电池工艺 112

5.3.1 密封铅酸蓄电池 112

5.3.2 镍镉电池 112

5.3.3 镍氢电池 112

5.3.4 锂离子电池 112

5.3.5 锂离子聚合物电池 112

5.3.6 其他锂离子电池类型 113

5.4 电池化学材料的选择 113

5.5 便携式设备显示屏技术 117

5.5.1 移动设备功率分布 117

5.5.2 背光源 119

5.5.3 显示屏技术 120

5.6 低功率的LCD显示技术 124

5.6.1 动态亮度调节 124

5.6.2 扩展DLS 126

5.6.3 背光源自动调整 128

5.6.4 帧缓存压缩 128

5.6.5 动态颜色深度 128

5.7 小结 129

5.7.1 电池 129

5.7.2 显示屏 130

参考文献 130

第6章 电源管理集成电路 132

6.1 简介 132

6.2 稳压器 134

6.2.1 控制回路操作 134

6.2.2 线性稳压器 135

6.2.3 开关稳压器 137

6.2.4 线性稳压器与开关稳压器的比较 143

6.3 电池管理：电量计、充电、鉴定 146

6.3.1 电量计 147

6.3.2 电池充电管理 147

6.3.3 锂离子电池安全性 149

6.3.4 电池鉴权 150

6.3.5 电池管理系统的范例以及电池保护 151

6.4 PMIC和音频 153

6.4.1 音频 155

6.4.2 线性和开关稳压器 155

6.4.3 电池管理 156

6.5 小结 156

参考文献 158

第7章 能量节省的系统级方法 159

7.1 简介 159

7.2 低功耗系统的框架 160

7.2.1 高级的能量管理方案 160

7.2.2 自优化系统的软件 161

7.3 低功耗系统／软件技术 161

7.3.1 动态频率调节 162

7.3.2 动态电压调节 163

7.3.3 动态处理和温度补偿 164

7.3.4 控制空闲模式 164

7.4 软件技术和智能算法 164

7.4.1 操作系统 165

7.4.2 经典的DVFS算法 166

7.4.3 无线应用的范畴 166

7.5 飞思卡尔（Freescale）公司的XEC：技术特性的智能算法 166

7.6 ARM的智能能量管理 169

7.6.1 IEM的策略以及操作系统的事件 170

7.6.2 策略模式 171

7.6.3 普通的IEM解决办法 172

7.6.4 智能能量控制器 173

7.6.5 电压岛 174

7.7 国家半导体公司：PowerWise系列技术 174

7.7.1 PowerWise技术 174

7.7.2 自适应功率控制器 175

7.7.3 PowerWise接口规范 176

7.7.4 PowerWise PMU/EMU：电源／能量管理单元 177

7.7.5 动态电压调节 178

7.7.6 自适应电压调节 179

7.8 能量节省合作伙伴 181

7.9 德州仪器公司：SmartReflex技术 182

7.9.1 硅IP 182

7.9.2 系统级芯片 183

7.9.3 系统软件 183

7.10 英特尔公司的SpeedStep技术 184

7.10.1 使用模式 184

7.10.2 功率控制架构 185

7.10.3 SpeedStep的动态频率管理 185

7.10.4 SpeedStep的动态电压管理 186

7.11 Transmeta LongRun节能技术及其第二代节能技术LongRun2 186

7.11.1 Transmeta LongRun第二代节能技术的IP 187

7.11.2 衬底偏压控制器 188

7.11.3 衬底偏压分布 188

7.11.4 衬底偏压产生器 188

7.11.5 监控电路 188

7.12 移动产品处理器接口：系统电源管理 188

7.12.1 系统电源管理 189

7.12.2 系统电源管理的结构 189

7.13 小结 190

参考文献 191

第8章 电源管理的发展趋势 193

8.1 融合的移动设备 193

8.2 未来工艺 195

8.2.1 纳米技术和纳米电子 195

8.2.2 量子计算 202

8.2.3 微机电系统 204

8.2.4 生物学的DNA 206

8.3 未来移动设备的封装 208

8.3.1 系统封装的演进 208

8.3.2 重分布芯片封装技术 209

8.3.3 系统级封装 211

8.4 未来用于移动设备的能量来源 212

8.5 未来移动设备的显示器 219

8.6 小结 222

参考文献 224

缩略词 226