隨著能源危機(jī)的凸顯，世界對(duì)能源的關(guān)注達(dá)到了前所未有的程度，各種政策紛紛出臺(tái)。目光也從傳統(tǒng)的工業(yè)制造領(lǐng)域延伸道了消費(fèi)電子市場(chǎng)。美國(guó)的能源之星計(jì)劃進(jìn)一步激活了對(duì)電源功耗問(wèn)題的關(guān)注。消費(fèi)者對(duì)電子產(chǎn)品要求越來(lái)越高，除了產(chǎn)品的性能外，人們也越來(lái)越關(guān)注功耗情況。

　　隨著人們生活質(zhì)量的提高，對(duì)各種便攜電子產(chǎn)品的功能要求越來(lái)越高，而復(fù)雜的功能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的功耗大幅增加。人們期望便攜式電子產(chǎn)品的電池擁有更長(zhǎng)的壽命，不僅僅是為了使用上的便利，同時(shí)也是為了減少對(duì)環(huán)境的傷害。這對(duì)電源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。在電池供電的嵌入式系統(tǒng)中，或采用高效率的電源管理芯片，或采用大容量的電池以解決能耗問(wèn)題。但這兩種辦法已無(wú)法滿足快速增長(zhǎng)的芯片動(dòng)態(tài)功耗和靜態(tài)功耗需求。作為電子產(chǎn)品制造商，必須提供擁有的性能，低功耗能運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間的產(chǎn)品，滿足用戶的需求。低功耗正在引領(lǐng)電子設(shè)計(jì)與電源技術(shù)的新潮流，探索低功耗的電源管理技術(shù)，提供切實(shí)可行的解決方案，將是相關(guān)行業(yè)共同面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

　　電路邏輯狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)（造成瞬態(tài)開(kāi)路電流和負(fù)載電流）會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)功耗，而未發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)的漏電流則是靜態(tài)功耗的主因。對(duì)一個(gè)給定負(fù)載的電路，其動(dòng)態(tài)功耗的值與供電電壓的平方成正比，與電路的運(yùn)行頻率成正比。隨著芯片運(yùn)行頻率的提高和工藝尺寸的不斷縮小、密度增加，其動(dòng)態(tài)功耗和靜態(tài)功耗也在不斷增長(zhǎng)，加劇了電源管理的復(fù)雜性。

　　提高電源轉(zhuǎn)換效率的要求推動(dòng)著電源從初的LDO發(fā)展到今天效率超過(guò)90%的多模式DC/DC轉(zhuǎn)換器。LDO在輸入、輸出電壓差較小時(shí)有較高的效率，而DC/DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率與其負(fù)載有關(guān)。目前許多公司都推出了在不同負(fù)載情況下能改變控制模式的新型控制芯片。

　　由于電源轉(zhuǎn)換器的效率已經(jīng)接近極限，目前研究方向已轉(zhuǎn)向如何通過(guò)優(yōu)化電源管理系統(tǒng)的效率，以滿足便攜設(shè)備的要求。在這種設(shè)備中，總能量的30%~50%會(huì)被微處理器消耗。簡(jiǎn)單地使用的半導(dǎo)體工藝并不能保證低功耗、高性能。例如，PC顯示卡領(lǐng)域的巨頭NVIDIA公司的GPU芯片的制造工藝并不總是的，但其高能低耗的特征卻是人們所共知的。

　　提高系統(tǒng)供電效率、減少無(wú)謂的能量損耗的節(jié)電技術(shù)可以分為兩類：動(dòng)態(tài)技術(shù)和靜態(tài)技術(shù)。

　　靜態(tài)技術(shù)使用不同的低功耗模式，對(duì)芯片內(nèi)部不同組件的時(shí)鐘或電源實(shí)行按需開(kāi)關(guān)等。例如，大多數(shù)處理器具有多種節(jié)電模式，在空閑與睡眠模式下可以關(guān)閉部分模塊的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)禁用內(nèi)部電路或模塊，也可以在某些節(jié)電模式下通過(guò)切斷或降低供電電壓實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。又如，在某些多相供電的電路中，當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，可以將其中某些供電的相回路關(guān)掉，這樣既能提高電源效率，又能降低損耗，AMD公司的PSI技術(shù)就是這種原理。

　　動(dòng)態(tài)技術(shù)則是根據(jù)芯片所運(yùn)行的應(yīng)用程序針對(duì)計(jì)算能力的不同需要，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)芯片的運(yùn)行頻率和電壓，從而達(dá)到化節(jié)能的目的。對(duì)微處理器來(lái)說(shuō)，內(nèi)核電壓可以根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘頻率與"工作負(fù)載"調(diào)節(jié)到與電壓之間的任何電壓值，這種方法稱為動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVS）。提供內(nèi)核電壓的轉(zhuǎn)換器必須能夠在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)DVS規(guī)范調(diào)節(jié)輸出電壓。這種類型的轉(zhuǎn)換器通常與處理器之間有可以互相通信的數(shù)字接口。未采用數(shù)字接口的設(shè)計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)更多種電壓調(diào)節(jié)，但也有廠商推出了使用硬件管腳來(lái)設(shè)置輸出電壓的器件。動(dòng)態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié)技術(shù)與SoC有源和無(wú)源漏電管理技術(shù)一起使用時(shí)，能顯著降低SoC的功耗。

　　便攜產(chǎn)品電源設(shè)計(jì)需要系統(tǒng)級(jí)思維，在開(kāi)發(fā)由電池供電的設(shè)備時(shí)，諸如手機(jī)、MP3、PDA、PMP、DSC等低功耗產(chǎn)品，如果電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，則會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)、產(chǎn)品的特性組合、元件的選擇、軟件的設(shè)計(jì)和功率分配架構(gòu)等。

　　為了使設(shè)計(jì)人員更方便地進(jìn)行電源管理，一些廠商開(kāi)發(fā)了電源管理軟件模塊用于嵌入式操作系統(tǒng)。運(yùn)用這種軟件模塊，可以有效地降低軟件編制中的工作量，同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)的電源管理。PC操作系統(tǒng)中的電源管理規(guī)范APM、APIC就是電源管理與操作系統(tǒng)結(jié)合的典范。無(wú)論電源技術(shù)如何繼續(xù)發(fā)展，低功耗將會(huì)是工程師永遠(yuǎn)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)方向。在低功耗電源設(shè)計(jì)中，電源度、省電模式等，都是設(shè)計(jì)工程師將要面臨的問(wèn)題。