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您是否已准备好迎接欧盟接下来推出的新生态设计要求？

作者： Jeff Shepard 2022-11-29

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电源管理

对于欧盟 (EU) 接下来即将推出的智能手机和平板电脑生态设计法规，现在开始做准备并不算太早。这些规定涵盖了可持续¹设计和新能效标签²要求，以致于对这些设备的设计、制造和展示方式都会产生重大影响。其中一条规定要求，智能手机的构造要方便消费者维修、升级和维护（在某些情况下，包括可更换电池）。另一个重点是增加能效标签，类似于目前已在家用电器上使用的标签。

上述两点都有望在 2024 年成为法律要求。

5G 连接的性能要求将会使满足这些新指令更具挑战性。在设计可持续和高能效的平板电脑和智能手机时，需要考虑的三个重要方面包括低功耗存储器、最佳的电源管理，以及高效的射频信号链。

这篇博客简要介绍了部分生态设计要求，以及您可以采取的一些准备步骤。文中重点介绍了能够实现更高效率的 IC，包括来自 Micron Technology 的低功耗双倍数据速率 5 (LPDDR5) 内存 IC、来自 Texas Instruments 的电源管理 IC (PMIC)，以及来自 Infineon 的天线调谐 IC。

生态设计法规示例

从关于“移动电话和平板电脑的可持续生态设计”的法规长达 52 页的附件中摘取的几个新要求例子包括：

侵入防护：这些设备必须能够防止 1 mm 或更大的固体异物和溅水的侵入。颗粒和水汽侵入防护将以 IP 代码表示（表 1）。侵入防护测试必须在设备上没有保护壳的情况下进行。如下所述，对于配备用户不可更换长寿命电池的设备，其设计必须符合 IP67 防水性标准。

表 1：最低侵入防护要求是能够防止 1 mm 或更大的颗粒和溅水的侵入。（表格来源：ec.europa.eu）

电池和电池管理：生态设计标准要求对电池进行连续充电/放电循环测试，直到可用容量达到其额定容量的 80%。生命周期测试将使用设备的默认充电算法。循环次数将四舍五入至最接近的整百次。例如，对于在 524 次循环后达到 80% 额定容量的电池，其额定循环次数将为 500 次。

所有设备都必须达到至少 500 次循环的电池寿命。用户必须能够在任何时候检查电池的健康状况，并且如果电池的容量下降太多，可以更换电池。例外情况是电池寿命在 1000 次循环以上且防水等级达到 IP67 标准的智能手机。在这种情况下，不要求使用用户可更换电池。但是，这些智能手机的电池必须能够由专业技术人员更换。

电池管理要求：

这些设备必须包括用户可控制的充电功能，以便当电池达到满容量的 80% 时终止充电。
这些设备必须包括一项默认设置，以确保在电池充满电后切断电源，除非电量水平下降到额定容量的 95% 以下。用户必须能够选择禁用此设置。

除了适当的电源管理，低功耗也是满足新生态设计指令对电池循环寿命要求的一个重要因素。

内存带宽越大，功耗越低

当然，低功耗可以通过使用高能效的组件来实现。对于初学者来说，您可以改用专门用于移动手持设备的 LPDDR5 动态随机存取存储器 (DRAM)。像 Micron Technology 的 MT62F1G64D8CH-031 这样的器件，与上一代存储器件相比，其能效提高了 20%。该 DRAM 可以支持高达 6.4 Gb/s 的峰值数据处理速度，这是 5G 智能手机的一个关键要求，比以前的 DRAM 设计快 50%。

图 1：MT62F1G64D8CH-031 等 LPDDR5 内存器件比上一代器件的功效高出 20%。（图片来源：Micron Technology）

电源管理 IC

来自 Texas Instruments 的 LP8758A PMIC 可以优化智能手机和平板电脑中处理器的功耗。它从独立的降压 DC-DC 转换器提供四个输出电压，并可通过 I²C 串行接口进行控制。LP8758A 可在脉冲宽度调制 (PWM) 与脉冲频率调制 (PFM) 之间自动切换，以在宽输出电流范围内实现效率最大化（图 2）。为了有效地监测能耗，LP8758A 可在不使用外部电流检测电阻器的情况下提供负载电流测量。

图 2：LP8758A PMIC 在宽输出电流范围内提供高效率。（图片来源：Texas Instruments）

天线调谐

高效的射频信号链是影响智能手机和平板电脑能效的另一个重要因素。Infineon Technologies 的 BGSC2341ML10 设计用于射频调谐应用，如可调谐阻抗匹配、可调谐滤波和天线调谐。该 IC 集成了一个 8 态可调谐电容和一个低“导通”电阻单刀双掷 (SPDT) 射频开关，该开关使用移动行业处理器接口 (MIPI) 2.1 射频前端 (RFFE) 协议进行控制（图 3）。

图 3：BGSC2341ML10 包括一个可调谐电容 (C1) 和一个 SPDT 射频开关（SW1 和 SW2）。（图片来源：Infineon Technologies）

结语

欧盟将于 2024 年对智能手机和平板电脑提出新的生态设计要求，现在是时候做好准备了。这些新规定着眼于可持续性和可维修性，还包括模仿目前在家用电器上使用的能效标签。如上所述，为了满足下一代系统苛刻的低功耗要求，设计人员可以使用现成的先进 LPDDR5 DRAM 存储器、PMIC 和天线调谐 IC。

参考资料：

1：移动电话和平板电脑的可持续生态设计

2：移动电话和平板电脑的能效标签——让消费者了解环境影响

关于此作者

Jeff 从事电力电子、电子元件和其它技术主题写作 30 余载。在其于 EETimes 任职高级编辑期间，他开始了电力电子写作。后来，他创立了一份叫《Powertechniques》的电力电子杂志，再后来又创立了一家全球性的研究和出版公司 Darnell Group。在开展各项业务的同时，Darnell Group 还发布了 PowerPulse.net，专门针对全球电力电子工程社区提供每日新闻。他是一本名为《Power Supplies》的开关模式电源教课书的作者，该书由 Prentice Hall 旗下 Reston 分部出版。

Jeff 还是 Jeta Power Systems 共同创始人，这是一家高功率开关电源制造商，后来被 Computer Products 收购。Jeff 也是一个发明家，其名下拥有 17 项热能收集和光学超材料美国专利，同时他也是掌握电力电子行业全球趋势的专家和网红发言人。他拥有加利福尼亚大学定量方法和数学硕士学位。