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【NE】2012年04月02日号-スマホ消費電力量改善

今日もよーそろ、じんべえです!

LTE搭載のスマホを使ったことありますか?普通に使っているとびっくりするほど電池がなくなっていきますよね。この頃のスマートフォンは従来のフィーチャーフォンと比べ大型になっており、その電池容量も2倍程度になっているようですが、それでも消費電力の増加に追いつけていないようです。

端末メーカにおいてもそれが問題視されているようで、日経エレクトロニクス2012年4月2日号ではスマホにおけるこのような消費電力の増加の要因とその対策について特集が組まれていました。

興味深かったのでまとめておきます。


[特集]
そのスマホ、電池持ちますか


   NE20120402.jpg

 日経エレクトロニクス2012年4月2日号


第一部<総論>
電池もちの不満解消へ
あらゆる手段で電力を削る


今後のスマホでは、2次電池の容量の伸びを上回るペースで性能向上が進み見通しだ。

スマホで電力が増加する要因
・ディスプレイの大型化,高精細化
・CPU, GPUのコア数増加,動作周波数向上
・LTEなどの新しい通信方式への対応
これらを要因に、さらに
→データ量の多いWebサイトの閲覧回数の増加
→便利になるにつれて使用時間の増加

端末メーカの対策:「エコ」機能
・無線LAN,Bluetoothなどの通信機能をオフ
・ディスプレイの輝度を下げる
・ユーザによる設定変更を簡単にする
・時刻や電池残量に応じて設定を自動的に変更する
・ディスプレイ消灯時の一部のバックグラウンド機能を停止する

アプリの開発者に消費電力を意識させることも重要。「実際のアプリを分析すると、一部の特定の処理が無駄に電力を消費している例がよく見つかる」


第二部<実現技術>
細やかな制御で難局を打破
電池は新たな発想を模索


「現在のスマホでは、消費する電力量はアプリケーション処理と通信処理、表示がおおむね1/3ずつ」という。

プロセサでの対策
効率の向上と動的な制御を徹底
特性異なる回路でハイブリッド化

・半導体の微細化による電力利用効率の向上の継続
・動的な電源遮断や電圧/周波数制御の徹底
・回路のハイブリッド化

ディスプレイでの対策
大画面・高精細化で電力は増加の一途
液晶、有機EL共に半減を目指す

・液晶におけるバックライトの利用効率の向上
・有機ELにおける発光効率の向上
・MEMSディスプレイの採用

RF回路での対策
パワー・アンプの消費電力提言へ
エンベロープ・トラッキング熱視線

・エンベロープ・トラッキングの採用
→信号振幅に追従するように小刻みに電源電圧を切り替えることで、その出力時でもっとも効率の高い電源電圧を選択して送信する。
→電源電圧が高速に切り替わるため信号の歪み特性が劣化する問題がある→送信信号をあらかじめ歪ませる(プレディスとーション)ことで劣化を軽減するなど補正技術の検討が必要
・アイソレータの使用
→アイソレータは部品点数の増加を招くが、PAとフィルタとアイソレータを1パッケージにおさめたPAモジュールが登場。

電池での対策
10年後も主役はLiイオン2次電池
小技の組み合わせで700Wh/L目指す

・ラミネート型の採用→電源パックの内蔵化(電池の取り外しを不可に)
・負極材料の変更
・キャパシタとの併用
・急速充電機能や非接触充電機能による充電作業の負担を軽減


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