电源管理是指如何将电源有效的分配到设备的不同的组件。电源管理对于依赖电池电源的移动设备来说是非常重要的,例如笔记本、手机等等。一个好的电源管理系统能够使电池的寿命和每次使用的时间大大增加。
本文旨在说明与电源管理相关的两种模型:无功功率电源管理和有功功率电源管理。
1.无功功率电源管理
(1)无功功率产生的原因
在AC电路中,由于电感和电容部分中的临时能量存储,存在能量流的总段方向反转的可能性。
实际功率是在其均匀分布在交流波形中之后留下的功率流,在实际中,该功率流可进一步用于诸如加热元件和克服运行中的电机中的摩擦等工作。
然而,无功功率是由电感和电容网络元件引起的功率流,它首先被暂存,然后又回到原点。
电感是由大线圈组成,是具有以磁场形式存储能量的装置。在施加电压时,线圈上产生磁场,在一段时间后电流达到其值。因此,电压超过了同相电流。这种装置可以说是吸收能量的装置。
电场形式的能量存储是电容器的工作。在一段时间内达到完全的电压差,直到当电流通过电容器驱动时,电荷被建立起来。结果,通过电容器的电压波动被观察到,与之相反,导致电压在此情况下落后于电流。因此,这被称为无功功率的产生,因为这次电压经历从电流回落。
由于网络电感和电容元件中的能量存储,导致无功功率流产生。电压水平受到整个网络无功公里处流的影响很大。因此,需要适当地监测和管理电压水平和无功功率流,以便使网络运行在适当的范围内。
(2)无功功率的控制要点
关于无功功率需要注意几个点:
a.系统中使用的设备接收的电压不能够查过特定的限制。
b.系统的稳定性在很大程度上受到电压和无功功率控制的影响,从而提高了传输系统的最大利用率
c.通过减少无功功率流,保证传输线路的效率。
对特定设备在整个系统中进行电压控制,因为无功功率传输最不可能在发生在更远的距离。实现上述关键点的主要挑战是选择和协调适当的设备。
2.有功功率电源管理
在系统中会由于电感和电容的存在,所以有了无功功率的产生,它的存在会导致系统不稳定,所以需要控制它。但是整个系统中,最重要的是有功功率,它是使设备运行起来的关键。我们需要控制它,使设备的运行时间更长,待机时间更长等等。
有功功率电源管理的主要对象是系统中各种元件的设备驱动、系统框架中的各种应用调度等等。例如,我们需要灵活地关闭暂时不需要使用的部分;当需要重新使用那些已经关闭的部分,不能有长时间的等待,并且切换状态不能消耗太多的能量。
现如今,应用程序越来越复杂,例如图像和数据的处理,XR(VR/AR)的应用程序,实时的游戏,音视频等等,都对功耗有很高的需求。我们都期望自己的移动设备可以有更高的性能和更长的电池续航,针对这个问题,很多商业巨头都会针对自己的产品提供一整套电源管理方案。高通提供了一个Power Optimization SDK,用于帮助优化骁龙系列处理器上软件的功耗。软件工程师可以通过Power Optimization SDK,调整应用程序的执行,以提高CPU/GPU的性能和较低系统使用的功耗以及产生的温度。Power Optimization SDK提供了一个接口,可以让软件工程师根据自己的需求向处理请求不同的模式(高功耗模式或者低功耗模式)。
3.总结
无功功率电源管理是从硬件的角度去调节系统的能量消耗,避免因为无功功率导致系统不稳定。而有功功率是从软件的角度去审视如果更有效的调度系统的运行方式,从而使系统能够尽量的降低功耗,延长设备的使用时间,提高设备的续航。