PDA、智能型手机与数字相机等小型可携式设备与其他以电池作为主要电源的产品在电源处理上拥有比较特别的要求，虽然效率仍相当重要，但是在严格的尺寸与成本压力下，就需要采用与笔记本电脑不同的设计考虑，除了相当明显的尺寸与重量限制外，手持式产品还有严重的温度控制问题，它们不能装散热风扇，也不能忍受太高的机壳温度，在这些限制以外，零件尺寸上的限制也使得电源难以达到合适的效率，同时更小的电池更带来严格的电源管理需求，这些方面的问题在设计时都需要以整个系统为出发点来加以全盘考虑。

大部份的可携式产品都需要多个不同电源电压，常见的电压为输出入逻辑使用的3.3V、内存的2.5V以及CPU核心使用的1.5V，而这些都必须要能够有效率地提供，因此降压式直流──直流转换器为不错的选择，将几个转换器整合到一颗单芯片上，如(图一)，虽然可以节省空间，但除非是专用的ASIC，否则在整合上还是必须考虑到设计的弹性问题。

《图一 多重输出电源是PDA的一个良好选择，可以在节省空间的同时还能够提供随设计改变更动的弹性》

可携式电子产品的电源管理

在较低成本的设计考虑下，如果电池电压比稳压输出高不了多少，同时负载电流也低到不会造成散热问题的情况下，低压降线性稳压器（Low Dropout linear regulator；LDO）就可以胜任。当由离锂子电池产生3.3V电压时，可用的电池电压会在4.2V到约3.3V间变动，在4.2V输入时，LDO的效率为79％，但当电池电压降到3.6V，也就是锂离子电池正常的电压时，效率则提升为92％，虽然良好的直流──直流转换器效率可以超过95％，但LDO所能够提供的也不算差，另一方面，虽然如果系统电压可以由3.3V降到3V，直流─直流转换的优势会提高，但LDO的电池使用时间还是会因为负载的降低而有所改善，不受效率降低的影响。

在小型可携式产品中另一个重要的考虑特性为稳压器的工作或者静态电流，手持式产品基本上大多数时间会在仅有数mA耗电的待机状态下运作，因此如何将电池的待机时间优化以便维持数据并避开让用户常常需要更换电池就变得相当重要，甚至是在不使用设备的情况下。

显示功能对任何运算设备来说都是相当关键的部份，在手持式产品上，2到4吋间的小型彩色TFT屏幕相当普遍，显示器很可能是产品耗电的最大元凶，以TFT来说，大部份的耗电都在背光上，在小型TFT应用中，白光LED由于具有卓越的效率与较简单的驱动电路，因此比CCFL与EL背光还受欢迎，由于白光LED拥有3到4V相对较高的前向电压，因此通常会采用升压驱动电路，可能是使用充电泵或者是采用电感器的设计，对背光效率的考虑则会因显示器的实际使用频率而有所不同，(图二)提供了两种选择，采用电感器的设计拥有最佳的效率，同时能够在电池接近耗尽时还维持稳定的亮度，而采用充电泵组件则可以在牺牲部份效率下降低成本。

《图二 推动白光LED作为TFT背光的两种常见方式》

电池充电设计

虽然电池充电是小型手持式产品设计面临的一项挑战，但离锂子电池技术的改进可在小型化设备上加入高质量的可充电电源，离锂子电池充电芯片也可以采用低成本的方式设计，原因是它只需精确的截止电压而不像镍氢电池需要复杂的电压变化感测，这在芯片设计上相当容易达成。

内含充电器的一个考虑是散热问题，这可以用交换式充电器，或者在充电电流等于或低于750mA时，采用线性充电器来解决，特别是它包含一个可以在温度或电压过高时限制充电电流的温度控制回路时。

成功的电源管理会以整体考虑的方式来作平衡思考，但这并代表整个电源系统必须整合到一颗单芯片内，虽然如图一所示，如此做法将有所帮助，但亦必须考虑到电源管理是整体产品的一部份，电源的设计选择只要决定通常就不轻易变更，因此这些优化的动作如果能够注意避免以下的问题，成功机率就会更高。

电源管理在其他设计完成后才考虑的因素

营销规划、日程安排以及需求变更都可能会让这个目标难以达成，正确的解决方法是尽可能地在设计的初期就与功率芯片的供货商合作，可以让硬件设计工程师能够提出问题，最少能够了解重要的问题，并提供不同设计组合来考虑工程与零件成本。假若可以影响韧体设计的话，那么电压监测、负载控制、电池量测等功能都可减少使用，甚至没有硬件成本的情况完成，带来更佳的成本效益，例如较佳的韧体设计可以以顺序控制的方式来启动系统的不同电路区块，因此可在电池电量较低时避免较大的电池负载以及意外的系统重置动作。

缺乏仔细思考用户的电源情况

深入了解设备的使用情况是避免浪费或不合适电池效能设计的关键。设备是不是在大部份时间都处于待机情况？负载是连续式或是脉冲式？在设备关闭时是处在什么样的状态等，皆为考虑的重点，如果负载为脉冲式，那么可能就会提高电池的最低运作电压要求，因此会降低可用的电量，同样地，透过韧体的协助可以避免系统的不同区块同时使用电源，特别是在离开重置状态时。此外，必须尽量地清楚先后优先次序，虽然成本相当重要，但较高效率的设计可能可以搭配较便宜的电池，另一方面，电池是不是一定要在一小时内充电完成，或者是可以隔夜？

每个运作状态，如关机、待机与使用中以及在不同运作状态下使用的时间比例必须要事先加以考虑，这样做可以找出电源消耗至何处，因此更可决定要把成本花费在哪。如果产品大部份时间都在关机状态，但还是会启动低耗电电路，那么花在高负载效率上的成本就有些浪费，而是要将焦点放在低负载情况下，以便将耗费大部份电池能量的负载范围优化，同时如果一个电源只耗费整体的10％，那么它就不应该是效率优化的优先考虑。

高于或低于负载电流

要避免这个情况相当困难，特别是犯了以上第一个错误，同时没有尽早考虑电源设计时，如果电流不够而导致需要重新设计电源系统，这样的情形应该要避免，但通常也容易超出真正需求太多，这就像委员会定义的规格通常会比较广，后果则是会提高尺寸、重量与成本，同时还可能会损耗效率，原因是较大的MOSFET拥有较高的电容与切换耗损，大部份手持式产品中的直流─直流转换器大都以500kHz或更快的速度运作以降低组件尺寸，因此MOSFET的动态耗损可能会逼进或超过阻抗耗损，较大的FET可以供应较多的电流，但是它们也可能会将电源的效率峰值提升到系统很少达到的电流值，因此反而可能会为较短的电池使用时间而花掉更多的成本。（作者任职于Maxim Integrated Products）