手机基带电路设计20问（1）

这个问题本身其实并不准确，首先，电压和电流是由负载的需求来决定的，比如负载需要的是1.2V的电压，前端电源就不能给他提供3.3V的电；负载需要500mA的电流，前端电源的输出电牛就不能低于500mA，要知道负载是先决条件，电源要根据负载来选择。

再回到问题本身，从负载的角度而言，低电压、电流的负载功耗当然也低；从电源的角度而言，以LDO电源为例，某负载的需求是1V@300mA，那么LDO的输入、输出电流也是300mA，假如LDO输入是3V，则LDO本身的功耗就是(3-1)*0.3=0.6W，如果降低LDO的输入为1.2V，则LDO本身的功耗就是(1.2-1)*0.3=0.06W，功耗降低为前者的10%，如果负载是屏幕这种常开的类型，0.6W的功耗就会严重减低手机待机时间，此时需要优化电源，降低LDO上的损耗。

以前简单介绍过快放电的原理《电源为什么要加快放电功能！不加行不行？》：https://zhuanlan.zhihu.com/p/390825308。手机里面通常没有对能量进行存储，主要将能量通过mos对地泄放掉，可以理解为通过电阻接地释放掉，但是因为能量很少，所有对发热没什么贡献。但是在其他电子领域，就可能利用电容和一些开关，存储能量。

我感觉这是个永恒的话题，以前介绍过电容啸叫的原理和解决方案《MLCC电容为什么会啸叫？怎么让它闭嘴！》：https://zhuanlan.zhihu.com/p/632063627。这个问题的答案是可以，不管是PWM还是PFM频率都可以，然而从我的经验来看，手机内部的电压PWM频率一般超过听觉范围，如果改频率的话可以从PFM角度切入，但是受限于电压自身特性，频率可能难以避开听觉范围，此时就需要多种缓解方法入手了，比如重新布局电容、重新布局电源等。

这个问题有两个考虑的角度，1个是系统必须使用的功耗，另一个是无用功耗。比如系统待机时，CPU降低主频，关屏幕，关相机等等，此时的功耗是必要功耗，业界都有个大概值，如果超过这个值很可能就是无用功耗，比如问题1中提到的，不合理的电源架构会增加无用功耗。

软件有问题也会增加无用功耗，手机里有几百个GPIO，基本上每个用到的GPIO都需要对其进行上下电测试，如果这个引脚在待机时本来是需要低电平，但是软件配置成了高电平，甚至产生中间电平，可能会产生1ma无用功耗，如果手机设计厂商经验丰富，这1ma的无用功耗在研发时就会发现。另一个角度是热，功耗大会发热，热会限制手机性能，发热也会进一步增加电路功耗，夏天的手机就比冬天更热。降低损耗也是个永恒的话题，需要从硬件、软件、材料、热等多个角度综合考虑，单方面整改效果有限，非常吃经验。

手机里主要是MLCC陶瓷电容，陶瓷是种压电材料，这种材料有个特点，当两端的电压变化时，这个材料就会发生振动，电容就会叫，这是逆压电效应，当电容带着PCB电路板一起振动时，振动的声音就会大。医疗超声设备用到的就是这个原理，比如B超，就可以给陶瓷材料施加交变电压，产生超声波，如果频率在20-20Khz内，就会被人耳听到。

我个人最大的感受是，手机电路太密了，寸土寸金，10层PCB是基本操作，电脑主板大概是12层。为了降低成本，PCB不是任意阶，对过孔种类要求也搞，在这么小的空间内要塞下射频、天线、电源、高速信号、模拟信号、数字电源/地、模拟电源/地是个非常大的挑战。而且对研发、生产周期要求也高，手机动辄几十万、几百万甚至几千万的出货量，对电路可靠性和一致性要求很高，而且对供货等的要求也非常高，电路设计工程师需要在3-4个月内，完成研发、设计、生产所有环节，都是不小的挑战（不加班是根本不可能的）。

参考文章《为什么手机续航总不够？功耗优化那些策略你知道多少？》：https://zhuanlan.zhihu.com/p/440560287。关机是uA级别，待机是mA级别。

通常有3个方法；

循环充一次电，电池寿命就少一次，从这个角度来讲，只要充电就会减少电池寿命，快充时，电池、手机发热大，电池对热很敏感，快充带来的高热量会降低电池寿命，因此非常不建议一边玩手机一边充电。

这个从系统内和系统外干扰两个角度来考虑，系统外就是EMI，很少会遇到对二者的平衡选择，因为大部分EMI整改方法都是有效的（屏蔽、旁路等），电源会影响到EMI，但是通常不需要电源自身整改。另一个角度是系统内的，手机集成度特别高，在很小的主板下塞下射频、天线、电源、高速信号、模拟信号、数字电源/地、模拟电源/地、是个非常大的挑战，比如电源对相机画质的干扰，参考文章《相机电源受干扰案例分析，严重影响画质！》：https://zhuanlan.zhihu.com/p/632066248。所以没有什么权衡，有问题改就对了，不能说有干扰就不用电源了，要根据具体问题产生的原因来具体修改，修改好了其实谁都不会影响谁的。