便携式电子设备能处理数据密集这特点的需求大大地增加了电池的负担，使得系统设计者在电源管理" title="电源管理">电源管理上面临两难局面。设计者一方面要提供以彩色显示和高质量声音如网络浏览、声音和视频流、丰富的游戏内容，以及电子邮件和个人信息的移动接入的新型设计，另一方面又不能牺牲电池的寿命或设备的外形及体积。尽管电池技术逐步得到提高，但仍不能满足需要。而深亚微米制程技术中的电流泄露令功耗等式更加复杂，使得这种新的半导体技术面临新的问题。功率转换技术也已达到顶峰，无法再有什么重大进展。(今天最先进的开关稳压电源转换器效率水平已经超过90%，可是消费者坚持要求在电池寿命至少不变的情况下，在设备上增加新的功能。)

    这两难局面急需一种电源管理的更新构思和全面的方法来开发新系统，只针对单个部件而开发的孤立的、短期的电源效率解决方案是远远不够的，我们更需要将整个系统作为一个整体考虑，将各个系统部件在同步工作
的机会下加以平衡，以获得下一代设备所需要的电源性能。 

PowerWise解决方案

    美国国家半导体" title="美国国家半导体">美国国家半导体公司的 PowerWise 技术是减少数字超大规模集成电路 (VLSI) 芯片功耗的系统级方法。这项技术使得消耗能量的数字集成电路与提供能量的系统之间紧密合作，产生死循环系统，将提供峰值能效时，对电源的要求减到最少。

    PowerWise 技术在数字芯片上嵌入一个被称为先进电源控制器 (APC) 的合成的 AMBA兼容内核。APC 负责监控和调节数字集成电路的供应电压，以经常达到当前工作频率" title="工作频率">工作频率下的最优供应电压。APC 和系统其余部分使用两个标准接口：AMBA 兼容主接口和开放标准" title="开放标准">开放标准 PowerWise ?接口(PWI)。主接口用于将来自主系统的性能要求传递给APC，以协调 APC 操作与时钟管理系统。PWI 接口用于联系电源管理信息和外部电源管理集成电路，以调整供应电压。

    APC 使之能够在目标系统上实现动态电压调节" title="电压调节">电压调节或完全适应电压调节。使用标准接口使得 APC 能够很容易地嵌入任何逻辑芯片并与系统的其它部分接口。这使系统设计者能够快速使用新一代功效标准来开发新的平台，将产品投放市场时间和风险减至最少。

协作方式

    即将诞生的新一代设备如智能电话和手提式媒体播放器，数据处理能力将比以前的设备高几级，这就需要从电池获得额外能量 —因为电池容量并没有可观地增长 —并且使两次充电之间运行时间缩短。可见新的电源管理技术是必需的。

    这些相同的技术如自适应电压调节，需要各种不同系统部件和软件间的无缝合作，因此，只有在各个专门技术领域领先的公司在开发解决方案上进行合作，才可能产生最高效的系统概念。美国国家半导体和 ARM公司正在合作开发的先进系统级电源管理技术为此开创了道路。在使用 ARM 内核的系统中，美国国家半导体的 PowerWise 技术和 ARM 使用 ARM 内核的智能能量管理器 (Intelligent Energy Manager) 合作得天衣无缝。

    当 ARM 对 IEM 处理器的使用进行监测的时候，美国国家半导体的 APC 收集关于处理器性能的信息。IEM 决定了处理器应该工作的最佳性能(频率) 水平，而 APC 将处理器的性能和 IEM 的要求相匹配。这样一来，APC 将外部电源供应的电压调整到满足给定时钟频率的最小值,使能源节约最大化。

    图 2表明了 PowerWise 自适应电压调节(AVS) 在基于 ARM7 的测试芯片上的结果。该芯片基于 180 纳米工艺设计，最大工作频率为 80 兆赫。

    在固定的电压系统上测试出的 AVS 节约幅度从 80 兆赫时的 48% 到 6兆赫时的81%，大幅地削减了功耗。
图 3表明了使用 ARM926 ?内核，使用 240兆赫最大工作频率设计的 130 纳米芯片上的大幅能源节约情况。APC 既支持开环动态电压调节，也支持实施死循环AVS。

    图 4是在 130 nm @ 96 兆赫的慢速硅最坏情形、快速硅最好情形及典型硅情形下，比较两步 DVS 电压投送方案和死循环 AVS 方案的模拟结果。在死循环 AVS 方案中，当供应电压与相应的能耗为给定芯片速度和芯片温度的最低值时，进程和温度补偿都能得以实现。

    美国国家半导体公司的 PowerWise 技术通过阈值调节，进一步给微处理器内核提供动力需要。在深亚微米制程技术中，由电流泄露产生的静态功耗变得十分重要。阈值调节通过偏置 N- 和 P- 极减少了泄漏电流，使得晶体管能被更有效地「驱动」。

    美国国家半导体公司和 ARM 提供的互补能源守恒技术，在满足任何特殊的数据处理应用程序对性能的要求的同时，保证了最小的能耗减。

    使用了如此强大技术结合，个人便携式电子设备的制造商能够增强他们产品的特色和功能，同时减少电池大小和重量，并增加电池寿命。和APC、IEM 一起使用 PWI 开放标准，可以减少系统复杂性，减少设计周期。

    有关 PowerWise 技术的详细信息，请浏览我们的网站：powerwise.national.com/CHS

    有关 PWI 开放标准的详细信息，请浏览网站：www.pwistandard.org