手機(jī)所需的各種電壓一般先由手機(jī)電池供給,電池電壓在手機(jī)內(nèi)部需要轉(zhuǎn)換為多路不同電壓值供給手機(jī)的不同部分。手機(jī)的開(kāi)機(jī)過(guò)程是:按下電源開(kāi)機(jī)鍵后(一般需超過(guò)2秒),電源集成電路輸出電壓為CPU供電,輸出復(fù)位信號(hào)供CPu復(fù)位,同時(shí),電源集成電路還輸出13Ⅷz振蕩電路的供電電壓,使13MHz振蕩電路工作,產(chǎn)生的系統(tǒng)時(shí)鐘輸入到CPU;CPU在具備電源、復(fù)位、時(shí)鐘”三要素”后,若再得到軟件的支持,則輸出開(kāi)機(jī)維持信號(hào),送到電源集成電路,以代替開(kāi)機(jī)鍵,維持手機(jī)的正常開(kāi)機(jī)。
手機(jī)電源開(kāi)機(jī)過(guò)程如圖4-33所示。
二、手機(jī)電源基本電路
1.電池供電電路
手機(jī)電池的類型多種多樣,其連接電路也多種多樣,但它們都有一個(gè)共同特點(diǎn):電池電源通常用VBATT、VBAT、BATT、BATT+表示。也有用VB、B+來(lái)表示的。
對(duì)于摩托羅拉手機(jī)來(lái)說(shuō),既可以通過(guò)電池供電,也可以通過(guò)外接電源供電,電池供電用BATT+表示,外接電源用EXT-B+表示,經(jīng)過(guò)外接電源和電池供電轉(zhuǎn)換后的電壓一般用B+,表示。
有的手機(jī)電池電路中還有一個(gè)比較重要的信號(hào)線路―電池識(shí)別電路。電池通過(guò)四條線和手機(jī)相連。即電池正極(BATT等)、電池信息(BSI、BATID、BATT-SER-DATA等)、電池溫度(BTEMP)、電池地(GND)。此信號(hào)線通常是手機(jī)廠家為防止手機(jī)用戶使用非原廠配件而設(shè)置的,它也用于手機(jī)對(duì)電池類型的檢測(cè),以確定合適的充電模式。其中,電池信息和電池溫度與手機(jī)的開(kāi)機(jī)也有一定的關(guān)系。接觸不良,手機(jī)也可能不開(kāi)機(jī)。
2.開(kāi)機(jī)信號(hào)電路
手機(jī)的開(kāi)機(jī)方式有兩種,一種是高電平開(kāi)機(jī),也就是當(dāng)開(kāi)關(guān)鍵被按下時(shí),開(kāi)機(jī)觸發(fā)端接到電池電源,是一個(gè)高電平啟動(dòng)電源電路開(kāi)機(jī);一種是低電平開(kāi)機(jī),也就是當(dāng)開(kāi)關(guān)鍵被按下時(shí),開(kāi)機(jī)觸發(fā)線路接地,是一個(gè)低電平啟動(dòng)電源電路開(kāi)機(jī)。
愛(ài)立信的手機(jī)基本上都是高電平觸發(fā)開(kāi)機(jī)。摩托羅拉、諾基亞及其他多數(shù)手機(jī)都是低電平觸發(fā)開(kāi)機(jī)。如果電路圖中開(kāi)關(guān)鍵的一端接地,則該手機(jī)是低電平觸發(fā)開(kāi)機(jī),如果電路圖中開(kāi)關(guān)鍵的一端接電池電源,則該手機(jī)是高電平觸發(fā)開(kāi)機(jī)。
開(kāi)機(jī)信號(hào)常用ON/OFF或PWR-SW、PWRON、nPOWKEY等表示。另外,在開(kāi)機(jī)信號(hào)電路中,會(huì)看到一個(gè)開(kāi)機(jī)維持信號(hào)(看門狗信號(hào)),這個(gè)信號(hào)采自于CPU,以維持手機(jī)的正常開(kāi)機(jī),開(kāi)機(jī)維持信號(hào)常用WDOG、DCON、CCONTCSX、PWERON等表示。
3.升壓電路
手機(jī)的電池電壓較低,而有些電路則需要較高的工作電壓,另外,電池電壓隨著用電時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)逐漸降低,為了供給手機(jī)各電路穩(wěn)定的、且符合要求的電壓,手機(jī)的電源電路常采用升壓電路。下面以摩托羅拉V998手機(jī)的升壓電路為例進(jìn)行說(shuō)明。有關(guān)電路圖見(jiàn)圖4-34所示。
該升壓電路其實(shí)一種開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源,開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源最明顯的特點(diǎn)是電路中有一個(gè)電感,在V998中這個(gè)電感就是L901,許多人稱它為升壓電感,這是不確切的,這個(gè)電感是儲(chǔ)存能量用的,所以叫儲(chǔ)能電感,它還要和電源工C(U900)、放電電容(C934)、續(xù)流二極管(CR901)配合起來(lái)工作才能穩(wěn)壓供電。
電源IC(U900)在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中的作用象一個(gè)高級(jí)開(kāi)關(guān),為什么稱它為高級(jí)開(kāi)關(guān)呢?因?yàn)檫@個(gè)開(kāi)關(guān)合上與斷開(kāi)時(shí)間的長(zhǎng)短可以隨著輸入和供出的電壓高低而自動(dòng)改變,供出電壓變高了,合上的時(shí)間就變短一些,反之則反。合上的時(shí)間可以改變,實(shí)質(zhì)上是調(diào)整了脈沖的寬度,叫做脈沖寬度調(diào)制(PWM)
兩次合上之間或兩次斷開(kāi)之間的時(shí)間叫做脈沖的周期,當(dāng)輸入電壓(在V998手機(jī)中為B+)變低的時(shí)候,脈沖的周期也能自動(dòng)變長(zhǎng),同時(shí)合上的時(shí)間自動(dòng)變長(zhǎng),再加上L901自感電動(dòng)勢(shì)作用,使輸出(供電出去)的電壓不致下降。周期變長(zhǎng)就是頻率降低,實(shí)質(zhì)上是調(diào)整了脈沖的頻率,所以叫做脈沖頻率調(diào)制(PFM)。
周期不變,開(kāi)關(guān)合上時(shí)間變長(zhǎng)或斷開(kāi)時(shí)間變短(叫做改變占空比)都可以使輸出的平均電壓變高(調(diào)寬),或者使相鄰脈沖到來(lái)的時(shí)間變短(調(diào)頻,改頻周期),也能使輸出的平均電壓變高。
在V998手機(jī)中的開(kāi)大穩(wěn)壓電源這兩種方式同時(shí)被采用了,所以叫做調(diào)寬、調(diào)頻式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。
手機(jī)加上穩(wěn)壓電源后,不開(kāi)機(jī),在C934與地之間就可測(cè)到B+電壓,這是因?yàn)镃R901處于正向偏置,C934立即被充至B+的緣故。
單板開(kāi)機(jī),CR901正極波形如圖所示,可以看到是一個(gè)周期性的波形,周期約7微秒到8微秒,當(dāng)電源電壓調(diào)到3.6V時(shí),周期為7.48us,頻率為133.7kHz,電源電壓調(diào)至3V時(shí),周期變長(zhǎng)了一點(diǎn),為8.1us,頻率為123.5kHz,這說(shuō)明,輸入電壓(B+)降低時(shí),高級(jí)開(kāi)大的頻率變低了,這叫PFM--調(diào)頻,即開(kāi)關(guān)脈沖的頻率被調(diào)節(jié)了,目的是使輸入電壓變低的電壓調(diào)回來(lái)。而且開(kāi)關(guān)頻率如此之高,輸出電壓的波紋也小,與此變化的同時(shí),也發(fā)生著脈沖寬度的變化(調(diào)寬)。這樣使B點(diǎn)即供給U900內(nèi)的穩(wěn)壓器的電壓,在V998手機(jī)中稱之為VBOOST保持5.6V不變,這就是穩(wěn)壓器在起作用。
穩(wěn)壓過(guò)程是:當(dāng)輸入電壓(B+)變低時(shí),U900內(nèi)的誤差比較放大電路控制“高級(jí)開(kāi)關(guān)”的導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng),這樣,L901中流過(guò)電流的時(shí)間變長(zhǎng),電流越來(lái)越大,儲(chǔ)存的能量也越多,電感L901的電流在突然被切斷時(shí),L901產(chǎn)生左正右負(fù)的感應(yīng)電壓,它與B+串聯(lián)后,總電壓仍維持在6.4V,使C934電壓為5.6V。達(dá)到了穩(wěn)壓的做用,反之變反。
續(xù)流二極管CR901為開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后為電路提供一個(gè)放電通路,使電流變成連續(xù)的,所以稱為續(xù)流二極管,而且電流只能從A點(diǎn)流向B點(diǎn),如果CR901短路,電流就變?yōu)?00mA,這是C934兩端的電壓又通過(guò)“高級(jí)開(kāi)關(guān)”流回的短路電流。時(shí)間一長(zhǎng),電源IC中的“高級(jí)開(kāi)關(guān)”就燒壞了。
其它手機(jī)也常采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓升壓電源,如三星A188手機(jī),不過(guò)三星A188手機(jī)的“高級(jí)開(kāi)關(guān)”放在電源IC的外面了,即Q401。有關(guān)電路圖見(jiàn)圖4-35所示。
電路正常工作后,在電源集成電路U401的39腳,將產(chǎn)生一穩(wěn)定的5V升壓電壓(VBOOST)。
4、非受控電源輸出電路
手機(jī)中的很多電壓是不受控的,即只要按下開(kāi)機(jī)鍵就有輸出,這部分電壓大部分供給邏輯電路,基準(zhǔn)時(shí)鐘電路,以使邏輯電路具備工作條件(即供電、復(fù)位、時(shí)鐘),并輸出開(kāi)機(jī)維持信號(hào),維持手機(jī)的開(kāi)機(jī)。
非受控電壓一般是穩(wěn)定的直流電壓,用
萬(wàn)用表可以測(cè)量,電壓值就是標(biāo)稱值。
5.受控電源輸出電路
手機(jī)中除非受控電壓外,還輸出受控電壓,也就是說(shuō),輸出的電壓是受控的,這部分電壓大部分供給手機(jī)射頻電路中的壓控振蕩器、功放、發(fā)射VCO等電路。手機(jī)為什么要輸出受控電壓呢?主要有兩個(gè)原因:一是這個(gè)電壓不能在不需要的時(shí)候出現(xiàn),否則手機(jī)就亂套了。二是為了省電,使部分電壓不需要時(shí)不輸出。
受控電壓一般受CPU輸出的RXON、TXON等信號(hào)控制,由于RXON、TXON信號(hào)為脈沖信號(hào),因此,輸出的電壓也為脈沖電壓,需用
示波器測(cè)量,用萬(wàn)用表測(cè)量要小于標(biāo)稱值。