智慧型手机的其中一种设计方式是让内部的电源管理元件来控制手机上唯一的USB2.0埠,这可以经由采用一个3:1的多工USB开关把USB 2.0埠转向自身来完成。在预设情况下,也可以把讯号转向应用处理器,以用于大部份多媒体功能(比如MP3播放或视讯处理)。另外也把讯号可转向通讯处理器以进行无线电通讯,如资料存取或通话等(见图一)。这种架构具有一种优势,就是当无需使用有关功能时,手机即可进入睡眠状态。此外,在检测到USB 2.0埠有活动时,或者是有任何一个处理器需要使用USB埠时,电源管理单元便可以唤醒相关的处理器。在USB插头一插进连接埠时,电源管理IC可以对USB线路作出查询,以确定是否有专用USB充电器或充电主设备埠连接,以便经由VBUS讯号直接为电池充电。而当与USB主设备(如PC)通讯时,通讯和应用处理器内的实体层(PHY)便会使用USB开关的480Mbps全高速资料频宽。
《图一 用于共享一个USB 2.0埠的多任务USB 2.0开关》 |
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4G手机的最新趋势是在手机中整合两个处理元件,同时存取USB埠。对于这种应用,一个比较好的选择是采用集线器。不过麻烦在于USB集线器的接线通常是电容性的,会消耗相当多的电流;而另一方面,同时存取USB埠的机会又不多。图二所示为这种手机的其中一种设计方法,其中3G通讯处理器必须与4G处理器分开,以单独存取USB埠。经由一个隔离开关(FSUSB31),并采用极短的PCB引线,可以尽量减小电容。这样一来,从3G通讯处理器到USB主设备的路径上,一个高速发射USB资料眼 (data eye) 与USB规范相比有很大的余裕。在这个例子中,应用处理器控制USB 3:1多工开关,当后者在低用电的待机模式下,可以让自己的控制线路上的上拉和下拉电阻连接到预设的应用处理器。
《图二 多任务USB 2.0开关和附有隔离开关的集线器应用》 |
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上述功能可利用开关来提供,而开关在通电时只需极低的电流,禁用时功耗更接近零。在图二所示的4G手机应用中,虽然FSUSB63始终通电,但耗电量只有几个微安培。同时,在图一所示的应用中,当电源管理IC在待机模式下关断FSUSB63时,其耗电量降至1微安培以下。
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