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富威集團推出 IDT、Qualcomm(Summit)、TTM 應用於平板電腦解決方案

 2013-09-11
富威集團推出 IDT 平板電腦應用方案 
隨身攜帶多工應用的平板電腦已蔚為風潮,IDT針對此產品提供相關方案如下:
• 智慧型可延展分散式電源管理方案 
• 低功耗,可展頻避免EMI問題,可自由編輯各種頻率的VersaClock LP方案 
• 可節省成本,低功耗之一對二TCXO clock buffer方案 
• 高精準度的RTC(Real time clock)方案 
 
智慧型可延展分散式電源管理方案
IDT已開發一個智慧型的可延展分散式電源管理方案,並通過Intel® Atom™、Intel® Xeon®和Intel® Core™處理器驗證。IDT創新的電源管理方案藉由一顆單一的電源管理IC (power management IC; PMIC),滿足各種Intel-based應用的跨平台電源需求。這項專利方案已通過系統階層驗證,能夠支援這些處理器系列產品。
 
IDTP9145是一款可延展且可程式的多通道PMIC,專門設計來支援Intel Atom-based SoC的電源管理需求。有別於其他必須配合不同電源需求而配置不同PMIC的傳統方案,高泛用型的IDTP9145運用IDT智慧型可延展分散式電源(IDTP9147)讓設計者可以配合應用需求而增加內部DC/DC穩壓器相位與輸出電流。這項功能確保最小的開發風險,並且在負載點(point-of-load)穩壓、電路板佈線與散熱方面提供極大的彈性。
 
IDTP9145 PMIC是一個完整的電源管理方案,包括五個降壓(step-down) DC/DC穩壓器(20 A總尖峰電流)、七個LDO、一個10-bit ADC、多重GPIO以及一個高速I2C介面。IDT專利申請中的架構能在不同作業模式之間提供無縫接軌轉移,確保在不同電源負載下的高效率。再者,該方案也透過一次可程式(one-time-programmable; OTP)記憶體提供高度的組態彈性,可於交貨前進行程式設定。這項功能讓客戶可以客製化預設的電源定序和組態,而無需仰賴高速I2C介面。
 
IDTP9147分散式電源由IDTP9145 PMIC負責控制,讓設計者可以將它們視同整合在主PMIC本身般的控制多達八個外部元件。每一個選擇性的元件提供多達6 A額外的尖峰電流,因此除了IDTP9145的20 A整合電流之外還具備總共48 A延展性。元件本身的分散式電源本質,讓熱得以分散到整個電路板,並且大幅簡化鄰近PMIC (經常成為設計挑戰的區域)之電路板佈線與疊構需求。再者,額外相位的瞬態電壓與電流被抑制在緊鄰電源的區域,有助於避免電感干擾和確保最小化電磁干擾(EMI)。
 
不同於Driver-MOSFET (DrMOS)方案,IDT採用一種專屬的雙線介面,沒有敏感的類比反饋走線或個別的脈寬調變(pulse width modulation; PWM)線路連接,因此可以維持最小數量的電路板走線並避免潛在的訊號耦合問題。再者,自動化訊號完整性校正功能,實質上免除了走線長度與近接性(proximity)問題,讓客戶可以配合需求分離電源和主PMIC以達到系統優化。
 
 
 
 
 
 
VersaClock LP: Low power multiple output clock solution
 
 
  
1 to 2 TCXO clock buffer: IDT5P37025
 
 
RTC: Real Time Clock- IDT1337/1338/1339
 
 
 
 
 
富威集團推出Qualcomm(Summit) 電池充電IC方案 SMB349/359
 
 
Summit Microelectronics推出業界首款4A鋰離子電池充電IC。SMB349和SMB359是完全可規劃,可提供高達4A的充電/系統的電流,同時輸入電壓範圍可接受+3.6至+16 V的。SMB349結合CurrentPath™技術,可同時提供電力供系統使用或電池充電,而SMB359則提供單一的輸出。
 
這兩款產品包括了FlexCharge™自動電源檢測和專利FlexCharge的+™自動輸入電壓檢測技術,以支援通用USB/ AC電池充電,並符合業界的標準,如USB2.0/3.0/BC1.2。另外其各項專利如TurboCharge™ 高效率開關模式充電器,TurboCharge+™ 自動浮動電壓補償和OptiCharge™自動輸入電流限制技術,結合SafeCharge™ JEITA/IEEE1725電池安全性的設計,提供了最佳化的解決方案,和業界最快,最安全的電池充電方案。
 
主要優點:
• 4A電流輸出和TurboCharge™ 適用於需要快速充電的高容量電池
• FlexCharge™ 通用輸入USB / AC電源的相容性
• I2C數位介面和非揮發性記憶體可規劃的彈性
• CSP封裝和最少外部零件造就出微小的解決方案尺寸
• 穩固耐用的電池和系統安全功能設計
 
像所有Summit Microelectronics的電池充電IC解決方案,SMB349/359晶片一樣都具有高整合度和具有高彈性的設計能力。數位I2C控制和非揮發性配置,同時保持獨立運作的簡單性和允許主機控制的彈性。各項參數和功能可輕鬆的被重新配置以適用各種應用或系統工作模式。高整合度和高頻率操作,減少了外部使用零件,CSP封裝也幫助了更小的解決方案尺寸。
 
SMB349/359是理想的充電和系統電源解決方案,幾乎適用於任何採用高容量電池和需要可靠的快速充電的所有可攜式產品。
 
主要應用市場:
Smartphone、Tablet PC、Ultrabooks、DSC、Portable Media Player、Portal Game Console等。
 
方塊圖:
 
 
 
功能:
SMB349/359結合了Summit Microelectronics領先同級的電池/系統的電源管理功能,包含了業界標準以及其特有的專利。除了數位I2C介面所提供的彈性和非揮發性配置,這些新產品提供幾種功能,使電池的充電解決方案更加靈活。
 
FlexCharge™支持業界標準的USB2.0/3.0/BC1.2規格,幾乎自動適用於所有的+5 V(標稱值)USB主機/集線器或AC / DC電源輸入,同時它預設輸入電流限制為100/150/500 / 900mA。此外,獨有的FlexCharge +™專利可工作於寬廣的輸入電壓範圍從+3.6 V至+16 V,以識別各種AC / DC電源供應器和低壓/過壓或有缺陷的電源保護系統。AC / DC電源供應器從500mA-3500mA採用OptiCharge™的專利技術,自動檢測和動態調整輸入電流限制,以最大限度地提高充電電流,並確保能使電源供應器安全的工作在額定電流以下。隨著FlexCharge™和OptiCharge™的普及,可對於任何USB或AC / DC電源的優化和安全的充電帶來的綜合效益。
 
Summit成熟的第四代TurboCharge™高效率開關模式DC-DC技術,相較於傳統的充電解決方案,加快30%到50%的充電時間,同時功耗降低了70%。新的TurboCharge+™技術,藉由電池內部寄生損失補償,進一步縮短充電時間。產生了更快的充電速度,而無需增加充電電流。IC內部設計亦可提供USB OTG輸出電流,最高達900mA,且無需額外的元件或成本。
 
開發環境和軟體編程
為了加快用戶產品的開發,Summit 為客戶提供了SMB349EV的評估板和一個圖形用者介面(GUI)軟體,設計人員可以利用其快速開發的特點和優勢,設計一個原型電池充電解決方案。這是一個完整的開發工具,讓設計人員能夠輕鬆地設計他們系統所需要的充電功能。SMB349EV設計套件包括選單驅動的微軟Windows(R)圖形用戶界面軟體自動編程任務,包括USB to I2C的Dongle與電腦連結。
一旦用戶完成設計,SMB349EV自動生成HEX file並被用於出廠前的燒錄,Summit 也會按照此HEX file指定一個唯一的料號對應。
 
包裝:
SMB349和SMB359有兩種包裝,工作溫度從-30°C至+85°C。
• CSP: 2.96mm x 3.16mm,49-Ball。
• QFN: 5mm x 5mm,40-Lead。
 
產品狀況: 已量產
 
結論: 行動裝置最理想的快速充電電池IC 
 
補充:
Summit Microelectronics 已於 2012-Jun-18th 為Qualcomm Incorporated所併購。
 
 
富威集團推出 TTM 平板電腦散熱解決方案 
富威集團推出TTM平板電腦散熱解決方案,其產品主要分兩種系列:
一、Mtran系列:此產品優勢在於採用鋁擠的方式所製成的鋁質均溫板,這項產品擁有快速的均溫效果,而Mtran本體內部為精密微溝槽結構(圖1)並內含工作流體-丙酮(Acetone)可以將藉由相變化迅速帶走熱量,其工作原理如(圖2)所示。Mtran製程簡單、快速、良率高、導熱快(熱傳導係數K=10000)、可彈性設計(圖3)、輕薄(目前Mtran最薄的厚度為0.8t)的優勢以及絕佳的性價比,尤其在中高階(高瓦特數)平板電腦產品應用上更能充分發揮Mtran的優勢。
二、Alsateno系列:本體最薄的厚度來到0.5mm,其Qmax約20Watt,ΔT<3℃。並可依照客戶的機構尺寸作客製化的尺寸及後段加工,例如打孔、裁切成不同形狀等。Alsateno內部為放射狀的溝槽,其溝槽表面則覆蓋一層薄膜塗層,以做為增加表面毛細力,並內含工作流體-丙酮(Acetone)可以藉由相變化迅速帶走熱量。其製程類似業界所泛知的CU Vapor Chamber銅均溫板製程,分為上蓋與下蓋兩片式,將上下蓋密合後再將其本體周圍的接合處用特殊技術密合。
 
就目前平板電腦的興起,NPD預估2013全球平板(Tablet)出貨量突破2億台,2014年平板電腦出貨量將達3.64億台。隨著白熱化的商場競爭,各家品牌廠、白牌廠商都想開發具有特色的優勢產品,其共通點大都朝向高解析度/輕薄變形/多核多工/拆卸可攜/影音視訊/觸打雙控/媒體工作/多工商用。CPU的功耗則隨著規格與效能的提升,而隨之增加。若是將Memory、Wifi、LTE等較熱電子元件考慮進來,系統總功耗則可能來到10~20W。在輕薄的趨勢下,要解決如此高功耗的系統散熱,亦是散熱工程師所面臨到的瓶頸與難題。
 
現有平板CPU多處於單/雙核(功耗1~2.5W),而散熱的方式主要有四種:1.石墨片2.銅/鋁箔3.複合材熱擴散片4.CU/AL Plate。而四核以上或搭載Intel CPU高功耗晶片(功耗5~8W)的散熱解法有:1.銅導管散熱模組搭配風扇、2.銅導管搭配Shielding(Fanless有造成機殼表面過熱的可能)。TTM針對平板市場提供Fanless散熱方式為Mtran Thermal Module及Alsateno來取代現有的平板散熱解決方案,一方面可以減少成本,另一方面則可以提升散熱的性能,已提供給客戶最佳性價比的散熱解決方案。
 
(圖1) Mtran本體內部為精密微溝槽結構
 
 
(圖2) 丙酮(Acetone)可藉由相變化迅速帶走熱量,工作原理如下:
 
 
(圖3) Mtran可彈性設計。
 
 
針對Mtran散熱解決方案在平板上的應用加以逐項介紹。內容如下:
一、Mtran in Tablet PC (Ⅰ) 
二、Mtran in Tablet PC (Ⅱ) 
三、Mtran鎖固方式的種類介紹 
四、Mtran Shielding 
五、碳纖維機殼包覆Mtran解決方案 
六、Mtran Chassis 
七、Alsateno等。
 
一、Mtran in Tablet PC (Ⅰ) 
如右下圖可以看出,Apple-iPad mini及Microsoft-Surface Pro皆放置一片鋁片在Panel與Mainboard之間做為散熱用途。而Mtran則取代放置在Panel與PCB之間的Al plate傳統散熱方式。消費者使用Apple-iPad mini時,對於手掌所接觸的機殼表面溫度有過熱的情況時有所聞。而Microsoft-Surface Pro則搭載雙風扇在平板裝置上,亦不是明智之舉。因此,針對TTM提出由Mtran三片組合而成7.9”與10.6”大小的尺寸來取代鋁片,由於Mtran具有迅速均溫的效果,快速有效的降低主晶片溫度進而降低了機殼表面的溫度,以至於不會手持平板時而覺得燙手。
 
 
二、Mtran in Tablet PC (Ⅱ) 
如果電池與機殼間的空間過小而無法放置Mtran的話,亦可以在Mainboard上方增加一片Mtran直接接觸CPU主晶片。如下圖所示,主晶片的熱傳遞到Mtran,由Mtran迅速均溫後再大面積的將熱導到金屬機殼,充分的進行散熱。
 
 
三、Mtran 鎖固方式的種類介紹
Mtran的鎖固方式主要有四種:1. Mtran化完鎳之後與Cu plate(沖壓件)用錫膏進迴焊爐焊接(Soldering),再將螺絲與Cu plate鎖孔支撐面來進行鎖固,如(圖4)。 2. Mtran化完鎳之後進行客製化裁切與打孔,再與Cu block用錫膏進迴焊爐焊接,再將螺絲直接在Mtran本體上打孔處進行鎖固,如(圖5)。 3. Mtran與彈片化鎳後再用錫膏進迴焊爐焊接,將螺絲直接在彈片打孔處進行鎖固即可,如(圖6)。 4. Cu block先與彈片進行卯合,再將Mtran化完鎳之後與Cu block(沖壓件)用錫膏進迴焊爐焊接,再將螺絲直接鎖固在彈片打孔處即可,如(圖7、8)。另外,亦可以用導熱雙面膠將Mtran貼附在金屬機殼做為鎖固的方式之一。
 
(圖4) 
 
 
(圖5) 
  
 
(圖6) 
  
 
(圖7)                                    (圖8)                           
 
 
四、Mtran Shielding 
市面上如Google與ASUS合作的 Nexus 7,Samsung的Galaxy Tab 2.7在主晶片位置增加金屬Shielding作為防EMI的用途。由於Mtran本身亦是鋁金屬,因此可以將Mtran當作均溫板與Shielding機構件固定在主機板上,Mtran同時兼具散熱及防EMI的功用,如下圖所示。
 
 
五、碳纖維機殼包覆Mtran解決方案 
在平板追求輕薄的趨勢下,機構的散熱空間也逐漸被壓縮。以至於只能將Mtran包覆在碳纖維機殼來減少Mtran所佔的機構空間。如下(圖9)則為模擬主晶片(置中位置)其發熱功耗為8W。如下(圖10)為熱顯像所拍攝的溫度分佈圖,明顯可以看出熱源傳遞熱量給Mtran而Mtran迅速呈現均溫的效果,以至於可以有效地將主晶片熱源的溫度降低。 
 
(圖9) 
 
 
(圖10) 
 
 
六、Mtran Chassis 
如下圖所示,亦可以將Mtran當作外觀機構件兼具散熱的用途。
 
 
七、Alsateno
可依照客戶的機構空間製作客製化的尺寸及後段加工如打孔、裁切成不同形狀,如下(圖11)所示,Alsateno內部接觸熱源的地方則為圓柱狀,一方面可增加與熱源接觸面的承受力;另一方面則可作為無方向性的熱擴散效果銜接至各個獨立放射狀的溝槽腔體,其溝槽表面則覆蓋一層薄膜塗層,以做為增加表面毛細力,並內含工作流體-丙酮(Acetone)可以藉由相變化迅速帶走熱量。其製程類似業界所泛知的CU Vapor chamber銅均溫板製成,分為上蓋與下蓋密合,再將其本體周邊的縫隙用特殊密合技術密合。下列(圖12)為熱顯像儀(IR)所拍攝到的均溫效果,其紅、藍、綠正方形小框架為晶片發熱源的位置。
 
(圖11) 
 
 
(圖12) 
  
 
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