ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

logotypen

TMSNet  advertisement
ETNdigi
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

TECHNICAL ARTICLES

Tehosyöpöt kännykät kuriin

Tietoja
Kirjoittanut Sameer Dash, Intersil
Julkaistu: 25.03.2015
  • Suunnittelu & ohjelmointi

Uusimmat älypuhelimet vaativat välillä enemmän tehoa esimerkiksi webbiselailussa. Tämä asettaa isoja vaatimuksia järjestelmän tehonsyötölle. Niihin voi vastata uuden polven regulaattoripiireillä.

Artikkelin kirjoittaja Sameer Dash on Intersilin sovellusinsinööri. Hän tuli Intersilin palvelukseen kesällä 2010 vastaamaan SIMetrix-simulointimallien kehityksestä. Helmikuussa 2012 Sameer siirtyi kehittämään mobiilisovellusten teholähteitä yhtiön Mobile Power Products -ryhmään. Hän vastaa uusien tuotteiden määrittelystä ja on ollut mukana suunnittelemassa teholähteitä useiden johtavien älypuhelin- ja tablettivalmistajien laitteisiin. Sameerilla on elektroniikkasuunnittelijan tutkinto DA-IICT-korkeakoulusta Intiasta sekä elektroniikkasuunnittleun johtamisen tutkinto Duken yliopistosta.

Toiminta-aika akulla ja lämpöbudjetti ovat kaksi ratkaisevaa haastetta, joihin mobiililaitteiden tehonhallinnan järjestelmiä suunnittelevat törmäävät. Kun raudan ja ohjelmistojen suorituskyky on lisääntynyt, ja mobiililaitteisiin on tullut webbiselaimia, korkearesoluutioisia kameroita, suurempia teräväpiirtonäyttöjä, nopeampia prosessoreja ja 4G-yhteyksiä, ovat myös huipputehovaatimukset kasvaneet jänniteregulaattoreille, jotka syöttävät virtaa näihin järjestelmiin.

Rinnakkain toimivat prosessorit merkitsevät sitä, että virtakuormat kasvavat, mikä asettaa valtavia sähkö- ja lämpövaatimuksia tehonhallinnan järjestelmälle. Järjestelmäsuunnittelijat ovat kehittäneet luovia ratkaisuja lisätäkseen toiminta-aikaa akkuvirralla. Vaikka useimmat tehovaatimukset on jo integroitu älypuhelimen tai tabletin tehnhallintapiireille (PMIC, power management IC), tarvitaan myös erillisratkaisuja mobiililaitteiden seuraavan polven innovaatioille. Nämä kriittisen tärkeät ja hyvin erikoistuneet erillispiiriratkaisut parantavat PMIC:n suorituskykyä ja maksimoivat mobiililaitteen energiatehokkuuden.

Tässä artikkelissa kuvataan niitä haasteita, joihin mobiilituotteen energiatehokkuuden parantamisessa törmätään, ja näytetään kuinka tehosuunnittelijat hyödyntävät seuraavan sukupolven buck-boost -muuntimia eli jännitettä laskevia ja nostavia regulaattoreita lisätäkseen litiumioni- tai litiumpolymeeriakkujen elinikää, sekä pienentääkseen tehonkulutusta vastatakseen yhä tiukempiin lämpöbudjettien vaatimuksiin.

Buck-boost esiregulaattorina

Buck-boost -muuntimilla voidaan merkittävästi parantaa järjestelmän kokonaistehokkuutta ja pidentää sen akkutoiminta-aikaa. Erityisen menestyksekkäitä ne ovat olleet sellaisissa sovelluksissa, joissa niitä käytetään PMIC-piirillä LDO-regulaattorin (low dropout regulator) esisäädössä. Mobiililaitteiden PMIC-piirit voivat hyödyntää jopa 30 LDO-regulaattoria eri alijärjestelmissä kuten bluetoothissa, SD-muistissa, RF-vastaanottimissa, joissa LDO-lähtöjännite vaihtelee 1,2 ja 3,3 voltin välillä.

Näissä sovelluksissa tyypillisesti käytettyjen litiumioniakkujen jänniskaala voi yltää 4,35 voltista aina 2,5 volttiin nopeissa dynaamisissa kuormanmuutoksissa, vaikka akun jännite pidetään enimmän osan ajasta 3,7 voltissa.

Iso ongelma on se, että suuret LDO-jännitepudotukset aiheuttavat isoja tehohävikkejä ja jännitehäiriöt voivat aiheuttaa väliaikaisia alijännitteitä näissä alijärjestelmissä. Tämän voi ratkaista tuottamalla hyvin tarkkaan reguloidun lähtöjännitteen (esimerkiksi 3,3 volttia), mikä myös helpottaa LDO-järjestelmän suunnittelua ja tekee siitä ennustettavamman nopeissa kuormanmuutoksissa. Tärkein parannus saadaan kuitenkin siitä, että kaikkien LDO-regulaattorien drop-out -jännitettä voidaan laskea. Itse asiassa etu tehokkuudessa voi olla hyvinkin merkittävä. Myös lämpöbudjetin kannalta tämä on etu, sillä PMIC:n sisällä tehonkulutus pienenee. Tämä pienentää piirin lämpötilaa ja teho-MOSFETin resistanssia kaikissa PMIC-toiminnoissa.

On kaksi tapaa lähestyä tehonsyöttöä PMIC-LDO-regulaattoreilla, kuten kuvasta nähdään: joko suoraan akusta tai buck-boost -regulaattorin kautta.

Kuva 1: Tyypillinen mobiililaitteen tehojärjestelmä. Kaksi eri menetelmää LDO-tehonsyöttöön.

Intersilin suunnittelijat järjestivät kokeen verratakseen näiden kahden menetelmän vaikutusta akun toiminta-aikaan. Järjestely emuloi yleisiä käyttötilanteista, kuten videon lataamista wifi-yhteyden yli sekä luku- ja kirjoitusoperaatioita SD-muistikortille. Testissä havaittiin, että regulaattoria hyödyntävä ratkaisu lisäsi akun toiminta-aiikaa yli 8 prosenttia. Kaavio alla esittää pudotusta akun jännitteessä kun se puretaan samaan tilaan näissä kahdessa eri mentelmässä (akku-LDO vs. akku-regulaattori-LDO).

Kuva 2. Akun käyttötesti regulaattorin kanssa ja ilman.

Kuormattoman lepovirran pienentäminen

Normaalitoiminnassa saavutettujen tehonkulutussäästöjen lisäksi kytkinmuuntimet hyötyvät suuresti matalan tehon ohitus -moodista (low power bypass), joka on integroitu yllämainitussa testissä käytettyyn ISL91106-muuntimeen. Tämä näkyy alla kuvassa 3. Tässä moodissa muuntimen lähtö on suoraan liitetty tuloon, mikä auttaa pienentämään muuntimen lepovirtaa kuormattomassa tilassa jopa 98 prosenttia. Silti moodi säilyttää unitilan tai toiminnan monissa alijärjestelmissä - PMIC, SoC, audio, näyttö, kamera ja oheislaiteliitännät - joita esimerkiksi videonstriimaus vaatii.

Kuva 3. Buck-boost -muunnin, joka tarjoaa nastaohjatun ohitustoiminnon (bypass).

Tämä logiikkaohjattu ohitustoiminto tuo järjestelmäsuunnittelijoille sellaista joustavuutta, mitä perinteisillä kytkinmuuntimilla ei saada. Kun ohitustoiminto on otettu pois käytöstä (disabled), muunnin voi siirtyä takaisin tarkasti reguloituun lähtöjännitteeseen.

Seuraavan polven buck-boost -muuntimissa kuten ISL91106 ja ISL91107 käytetään H-silta-arkkitehtuuria, joiden hyötysuhde on jopa 96 prosenttia ja kotelokoko alle 20 neliömilliä. Silti ne tuottavat jopa 9 watin lähtötehon tyypillisistä litiumioni- tai litiumpolymeeriakuista.

MORE NEWS

Qt:n havittelema IAR tukee avointa Zephyriä

Suomalaisen Qt Groupin ostokohteena oleva ruotsalainen IAR laajentaa työkalutukeaan sulautettujen järjestelmien kehittäjille. Yhtiö ilmoitti tiistaina tarjoavansa täyden tuotantovalmiin tuen avoimen lähdekoodin Zephyr RTOS -käyttöjärjestelmälle osana IAR:n Arm-työkalupaketin versiota 9.70.

VTT vetämään EU:n kvanttiprosessorien valmistushanketta

Euroopan unioni on valinnut VTT:n koordinoimaan laajaa eurooppalaista hanketta, jonka tavoitteena on kehittää suprajohtavien kvanttiprosessorien valmistusteknologioita. SUPREME-pilottilinjaksi nimetty hanke tuo yhteen 23 huipputoimijaa kahdeksasta EU-maasta, ja sen on määrä käynnistyä vuoden 2026 alussa.

OnePlus Nord 5 on tehokas paluu juurille

OnePlussan Nord-mallisto on ollut alusta lähtien yrityksen vastaus niille käyttäjille, jotka kaipaavat huippuluokan ominaisuuksia, mutta ilman lippulaivahintaa. Uusi OnePlus Nord 5 jatkaa tätä perinnettä vakuuttavasti, ja tekee sen paikoin paremmin kuin kalliimmat kilpailijansa.

Älykäs sähköverkko vaatii äärimmäisen tarkkaa ajastusta

ETN - Technical articleÄärimmäiset sääilmiöt, uusiutuvan energian vaihteleva tuotanto ja kasvava energiankysyntä haastavat perinteiset sähköverkot ennennäkemättömällä tavalla. Vastaus tähän haasteeseen on älykäs sähköverkko – ja sen toimintavarmuuden ytimessä ovat SiTimen edistyneet MEMS-ajoitusratkaisut. Tässä artikkelissa pureudutaan siihen, miksi tarkka ajoitus on elintärkeää modernissa sähköinfrastruktuurissa.

Renesas tuo tekoälykiihdytyksen mikro-ohjaimiin

Renesas on esitellyt uuden RA8P1-mikro-ohjainperheen, joka määrittää uudelleen suorituskyvyn rajat mikro-ohjaimille. Uudet piirit yhdistävät 1 GHz:n Arm Cortex-M85 -prosessorin, 250 MHz:n Cortex-M33 -ytimen ja Arm Ethos-U55 -tekoälykiihdyttimen, mahdollistaen jopa 256 GOPS:n AI-suorituskyvyn – ensimmäistä kertaa MCU-luokassa.

Suunnittelijoille ohjeet uusien SMARC-korttien kehitykseen

Sulautettujen järjestelmien standardointiryhmä SGET on julkaissut uuden SMARC Design Guide v2.2 -suunnitteluoppaan, joka tarjoaa ajantasaiset ohjeet kehittäjille ja laitearkkitehdeille SMARC 2.2 -moduulien toteuttamiseen. Dokumentti täydentää elokuussa 2024 julkaistua SMARC 2.2 -standardia, jonka mukaisia korttimoduuleja on jo laajasti tarjolla eri valmistajilta.

Radiolaitedirektiivi uudistuu jo ensi kuussa – reitittimiin voi tulla päivityksiä

EU:n radiolaitedirektiivin (RED) uudet tietoturvavaatimukset astuvat voimaan elokuun alussa. Kyseessä on merkittävä muutos, joka vaikuttaa paitsi laitevalmistajiin myös teleoperaattoreihin ja jälleenmyyjiin. Uudet vaatimukset koskevat langattomia laitteita, jotka pystyvät yhdistymään internetiin, ja tavoitteena on parantaa verkkoturvallisuutta, suojata käyttäjän yksityisyyttä ja torjua petoksia.

Qt ostamassa ruotsalaisen IAR:n – merkittävä laajennus kehitystyökaluissa

Suomalainen ohjelmistotalo Qt Group on tehnyt julkisen ostotarjouksen ruotsalaisesta I.A.R. Systems Group AB:stä. Yrityskauppa on arvoltaan noin 2,3 miljardia Ruotsin kruunua ja vahvistaisi merkittävästi Qt:n asemaa sulautettujen järjestelmien kehitystyökalujen markkinoilla.

DisplayPort yrittää pitää kiinni PC-näytöistä

DisplayPort-standardi pyrkii säilyttämään asemansa PC- ja ammattinäyttömarkkinoilla, vaikka kuluttajapuolella HDMI jatkaa dominoivaa asemaansa. Viimeisin merkki tästä kamppailusta nähtiin, kun japanilainen mittauslaitevalmistaja Anritsu kertoi, että sen testausratkaisu DisplayPort 2.1 -laitteille on saanut VESA-sertifikaatin.

Tutkimus: sähköautolla kannattaa välillä kiihdyttää kunnolla

Uusi Stanfordin yliopiston tutkimus haastaa perinteisen käsityksen siitä, että sähköauton akun kestävyys olisi parhaimmillaan tasaisella, rauhallisella ajolla. Tulosten mukaan vaihteleva ajotyyli, johon sisältyy myös satunnaisia ripeitä kiihdytyksiä, voi pidentää akun käyttöikää jopa 38 prosentilla.

Ensi vuonna uusia älypuhelimia ostetaan 503 miljardilla dollarilla

Maailmanlaajuinen älypuhelinmyynti on nousemassa uuteen ennätykseen. Vuonna 2026 älypuhelimiin käytetään ensi kertaa yli 500 miljardia dollaria, mikä vastaa noin biljoonaa Yhdysvaltain dollaria, kertoo Betideas. Summa on suurempi kuin monen keskisuuren valtion bruttokansantuote.

Sinkkiakku on enää askeleen päässä kaupallistamisesta

Adelaiden yliopiston tutkijat ovat onnistuneet valmistamaan kuivamenetelmällä paksuja, itseään kannattelevia elektrodeja, jotka mahdollistavat jopa kaksinkertaisen suorituskyvyn verrattuna aiempiin sinkki- tai litiumioniakkujen jodikatodeihin. Lisäksi tutkijat lisäsivät elektrolyyttiin 1,3,5-trioksaania, joka muodostaa sinkin pinnalle suojaavan kalvon estäen dendriittien eli neulamaisen rakenteen muodostumisen.

Parempi koodi pitää palvelimet ja 5G-verkon tarkemmin ajassa

MEMS-pohjaisiin ajastinpiireihin erikoistunut SiTime on julkaissut uuden TimeFabric-ohjelmistopaketin, joka tuo jopa yhdeksänkertaisen parannuksen aikasykronointiin verrattuna perinteisiin kvartsikidepohjaisiin ratkaisuihin. Uusi ohjelmisto parantaa erityisesti tekoälyä hyödyntävien datakeskusten ja 5G-verkon suorituskykyä ja luotettavuutta.

Kontronin ja congatecin lähentyminen yllättää sulautetuissa

Sulautetun tekniikan kentällä tapahtuu merkittävä muutos, kun pitkään toistensa kilpailijoina tunnetut Kontron ja congatec syventävät yhteistyötään ennennäkemättömällä tavalla. Toukokuussa julkistettu valmistussopimus, jossa Kontron alkaa tuottaa congatecin suunnittelemia Computer-on-Module (COM) -ratkaisuja, sai jatkoa heinäkuun alussa, kun congatec ilmoitti ostavansa enemmistön Kontronin moduuliliiketoiminnasta – mukaan lukien COM-pioneeri JUMPtec GmbH.

25 biljoonaa AI-operaatiota sekunnissa vain 5 watilla

Ruotsalainen Virtium Embedded Artists on julkaissut maailman ensimmäisen SOM-järjestelmämoduulin, jossa on suoraan integroituna tehokas tekoälykiihdytin. Uusi iMX8M Mini DX-M1 -moduuli yhdistää NXP:n i.MX 8M Mini -sovellusprosessorin ja DEEPX DX-M1 -tekoälykiihdyttimen, joka tarjoaa jopa 25 TOPS laskentatehoa vain 5 watin tehonkulutuksella.

Nyt herätys! EU:n tietoturvasäädökset muuttuvat radikaalisti

Yrityksillä on kiire reagoida. EU:n kyberturvallisuuslainsäädäntö on murroksessa, ja vaikutukset ulottuvat kaikkiin organisaatioihin, jotka valmistavat, maahantuovat tai jakelevat digitaalisia tuotteita Euroopassa. Lähikuukausina voimaan astuvat säädökset mullistavat erityisesti radiolaitteita ja ohjelmistoja koskevat vaatimukset.

Haittaohjelma yritti ensimmäistä kertaa manipuloida tekoälyä

Tietoturvayhtiö Check Point Research on paljastanut ensimmäisen dokumentoidun tapauksen, jossa haittaohjelma yritti harhauttaa tekoälyyn perustuvaa haittaohjelmatunnistusta käyttämällä niin sanottua prompt injection -tekniikkaa. Kyseessä on merkittävä käänne kyberuhkien kehityksessä: tekoäly ei ollut vain väline, vaan itse hyökkäyksen kohde.

Bosch kehitti maailman pienimmän hiukkasanturin

Bosch Sensortec on esitellyt maailman pienimmän hiukkasanturin, BMV080:n, joka mullistaa ilmanlaadun mittaamisen erityisesti kannettavissa ja IoT-laitteissa. Uutuusanturi tunnistaa tehokkaasti ilmassa leijuvia hiukkasia (PM2.5) ja mahdollistaa tarkan mittauksen aiempaa pienemmässä koossa ja alhaisemmalla energiankulutuksella.

VTT mukana kehittämässä Euroopan fotoniikkapiirejä

VTT on liittynyt mukaan eurooppalaiseen integroitujen fotoniikkapiirien PIXEurope-pilottilinjahankkeeseen, tuoden siihen oman vahvan osaamisensa paksun SOI-teknologian (silicon-on-insulator) saralla. EU:n Chips Act -sääntelyn tukema hanke investoi 400 miljoonaa euroa huipputeknologian kehitykseen, jolla rakennetaan pohjaa 6G:lle, tekoälylle, liikkumiseen, kuvantamiseen, anturiteknologiaan ja muihin vaativiin sovelluksiin.

Muisteista kasvaa 300 miljardin dollarin jättibisnes

Muistiteollisuus elää ennennäkemätöntä nousukautta. Vuonna 2024 alan globaalit tuotot nousivat jo 170 miljardiin dollariin, ja vuoden 2025 odotetaan rikkovan 200 miljardin rajan. Tavoite: 300 miljardia ennen vuosikymmenen loppua.

ETNdigi 1/2025 is out
TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Älykäs sähköverkko vaatii äärimmäisen tarkkaa ajastusta

ETN - Technical articleÄärimmäiset sääilmiöt, uusiutuvan energian vaihteleva tuotanto ja kasvava energiankysyntä haastavat perinteiset sähköverkot ennennäkemättömällä tavalla. Vastaus tähän haasteeseen on älykäs sähköverkko – ja sen toimintavarmuuden ytimessä ovat SiTimen edistyneet MEMS-ajoitusratkaisut. Tässä artikkelissa pureudutaan siihen, miksi tarkka ajoitus on elintärkeää modernissa sähköinfrastruktuurissa.

Lue lisää...

OPINION

Onko tekoäly nyt uusin uhka tietoturvalle?

Tekoäly on tullut jäädäkseen – siitä ei ole epäilystäkään. Mutta mitä tapahtuu, kun siitä tulee myös kyberturvallisuuden suurin uhka?

Lue lisää...

LATEST NEWS

  • Qt:n havittelema IAR tukee avointa Zephyriä
  • VTT vetämään EU:n kvanttiprosessorien valmistushanketta
  • OnePlus Nord 5 on tehokas paluu juurille
  • Älykäs sähköverkko vaatii äärimmäisen tarkkaa ajastusta
  • Renesas tuo tekoälykiihdytyksen mikro-ohjaimiin

NEW PRODUCTS

  • Maailman ensimmäinen lisälaitesovitin, joka säilyttää IP65-luokituksen
  • Uudenlainen termistori on iso askel sähköautoille
  • 10 wattia sokeripalan kokoisesta teholähteestä raiteille
  • Bluetoothin uudet ominaisuudet käyttöön pienellä USB-tikulla
  • Yksi piiri pidentää langattoman laitteen käyttöaikaa
 
 

Section Tapet