智慧型手機的其中一種設計方式是讓內部的電源管理元件來控制手機上唯一的USB2.0埠,這可以經由採用一個3:1的多工USB開關把USB 2.0埠轉向自身來完成。在預設情況下,也可以把訊號轉向應用處理器,以用於大部份多媒體功能(比如MP3播放或視訊處理)。另外也把訊號可轉向通訊處理器以進行無線電通訊,如資料存取或通話等(見圖一)。這種架構具有一種優勢,就是當無需使用有關功能時,手機即可進入睡眠狀態。此外,在檢測到USB 2.0埠有活動時,或者是有任何一個處理器需要使用USB埠時,電源管理單元便可以喚醒相關的處理器。在USB插頭一插進連接埠時,電源管理IC可以對USB線路作出查詢,以確定是否有專用USB充電器或充電主設備埠連接,以便經由VBUS訊號直接為電池充電。而當與USB主設備(如PC)通訊時,通訊和應用處理器內的實體層(PHY)便會使用USB開關的480Mbps全高速資料頻寬。
《圖一 用於共用一個USB 2.0埠的多工USB 2.0開關》 |
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4G手機的最新趨勢是在手機中整合兩個處理元件,同時存取USB埠。對於這種應用,一個比較好的選擇是採用集線器。不過麻煩在於USB集線器的接線通常是電容性的,會消耗相當多的電流;而另一方面,同時存取USB埠的機會又不多。圖二所示為這種手機的其中一種設計方法,其中3G通訊處理器必須與4G處理器分開,以單獨存取USB埠。經由一個隔離開關(FSUSB31),並採用極短的PCB引線,可以儘量減小電容。這樣一來,從3G通訊處理器到USB主設備的路徑上,一個高速發射USB資料眼 (data eye) 與USB規範相比有很大的餘裕。在這個例子中,應用處理器控制USB 3:1多工開關,當後者在低用電的待機模式下,可以讓自己的控制線路上的上拉和下拉電阻連接到預設的應用處理器。
《圖二 多工USB 2.0開關和附有隔離開關的集線器應用》 |
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上述功能可利用開關來提供,而開關在通電時只需極低的電流,禁用時功耗更接近零。在圖二所示的4G手機應用中,雖然FSUSB63始終通電,但耗電量只有幾個微安培。同時,在圖一所示的應用中,當電源管理IC在待機模式下關斷FSUSB63時,其耗電量降至1微安培以下。
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