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2014年04月06日

电源节能技术将强固式移动计算解决方案提升到一个全新的水平

 

由于石油短缺和环境保护问题,节能技术日益重要。目前迫切需要发展节能技术,以满足最终用户长时间使用移动设备的需要。Getac 的研发中心多年来一直致力于研究节能技术,不仅使之成为 Getac 强固式移动计算产品的主要卖点,也体现了我们地球家园的坚定承诺。

 

我们研究的第一步是识别造成无用功耗的因素,这有助于我们找出主要问题,专注于改善系统的能源消耗。我们根据所收集的数据,对设备属性类进行分析。目前,Getac 有四个主要的节能系统解决方案,它们是:静态设备节能技术、动态设备节能技术、高精度电源设计和按需供电系统。

 

01 静态设备节能技术

 

对于那些即插即用 (PnP) 设备,不使用时关闭电源是最基本的节能方式。Getac 研发中心整合了硬件、软件、驱动程序和应用程序团队资源,开发出一种使用方便的智能实用工具 G-Manager(图 2 所示)来控制即插即用设备的电源。

 

用户可以自行定义这些设备的电源控制机制,以优化实用工具来满足他们的需求。G-Manager 还提供默认的"超节能"模式,帮助关闭所有 PnP 设备,以方便使用。

 

02 动态设备节能技术

除 PnP 设备之外,Getac 的硬件、软件、驱动程序和机械工程师还合作开发了用于固定设备的技术。由于这些设备是不可拆卸的并且不提供随机控制,软件必须通过读取芯片或驱动程序的寄存器来检查这些设备的状态,而嵌入式控制器和 BIOS 负责根据设备状态自动打开或关闭设备。

 

A. 光驱 (ODD)
直接关闭 ODD 会出现系统错误。BIOS 必须循环检查ODD 的状态并随之确定下一步动作。只有不存在磁盘并空闲一段设置的时间后才允许关闭 ODD 的电源。

 

B. 硬盘 (HDD)
HDD 与 ODD 采用不同的电源控制机制,需要链接设备驱动程序层以进行状态检查。BIOS 设置 ACPI脚本语言 (ASL) 代码以获取设备状态并执行电源控制动作。

 

C. LAN
类似 Intel 的自动连接电池节能 (ACBS ) 技术,这是 Getac 开发的一个更有效的节能方法,可完全关闭 LAN 芯片电源。该电路兼容 10MB、100MB 和 1GB 网络系统。嵌入式控制器 (EC) 会根据 LAN 信号检测胶合逻辑所提供的信号来检查 LAN 电缆的状态。当 LAN 电缆连接到 RJ45 连接器并链接到网络时,胶合逻辑会定期产生一个逻辑低电平信号,如果没有 LAN 电缆连接,该信号将永久保持逻辑高电平。芯片组根据 EC 的信息来处理总线隔离和初始化。EC 和芯片组必须紧密合作才能使 ACBS 正常工作。

 

03 精确电源设计

内在的静态无用功耗是半导体器件的特性。无论系统是处于待机、休眠还是关机模式,都会有固定电流不断消耗能量。根据公式 P = I × V,当 I 值固定时,P 值因 V 而异。V 减小时,P 值也将减小。在大多数情况下,工程师将适度增加从 DC/DC 输出的电压,以补偿传输损耗,并确保终点芯片获得正确的能量。Getac 工程师通过改进主板PCB 布局设计技术和稳定的 DC/DC 系统设计来减少电能传输损耗。这样,Getac 工程师可实现精确的电力供应系统,以满足芯片的要求并减少不必要的能耗。

 

04 按需供电技术及自动电源测量和分析系统

我们是如何实现按需供电的呢? 按需供电系统不是仅仅为主板提供足够的能量。过度设计的 DC/DC 将增加物料清单 (BOM)成本,同时不足的 DC/DC 设计会降低效率并使电能转换为热能,最终导致需要更多能量用于冷却。完全令人满意的电源设计不仅有助于节约成本,而且也可以提高电源模块的设计效率,从而更加节能。

 

设计一种恰当的 DC/DC 供电模块对工程师来说始终是一个挑战。这是因为由其他高电压 DC/DC 所产生的 DC/DC 的子部分将使同一时间所有 sub-DC/DC 的瞬间能量需求难以确定,特别是由于 CPU 节能技术(如英特尔的 SpeedStep® 技术和 AMD 的 PowerNow!TM 技术)而频繁变化的 CPU 内核电压。同时很难确定每个 DC/DC 模块之间的关系,因为并非每个DC/DC 的峰值电流都会同时出现。换句话说,真正的能量需求不能通过逐一的 DC/DC 测量来获得。测量应同时进行,并经过相当长时间的累积,直到系统平衡,以获得正确的数据。

 

为实现这一目标,Getac 开发了自动电源测量和分析系统。在该系统中,数据采集模块连接到被测件 (DUT),一台独立的计算机将不断锁存并记录数据采集设备中的数据。

 

自动电源测量和分析工具 (APMA) 将自动计算从数据采集设备锁存的数据并输出有用的信息,例如最大电流、最大功率、平均电流、平均功耗等。此外,APMA 还可以将数据导出到 Microsoft Excel 格式文件中以便使用。对于 Getac 新发布和正在研发的产品,设计师使用该 APMA 系统来诊断每个阶段 (EVT/DVT/PVT) 的电源层设计。

 

节能技术能有效降低系统热量,冷却系统能帮助减少与热能有关的问题,从而节省更多用于处理热问题的能量。这确实是一个正向循环,我们在这方面取得了重大进展。Getac 今后将继续开发高级节能技术,为客户创造的价值。

来源:千赢国际平台
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