圖1 : （source: Siemens – Global）

手持式裝置向來以消費性產品居多，例如智慧手機、平板電腦等，工業(yè)電腦以往均為製造現(xiàn)場所用，較少設計成手持式，不過這幾年工業(yè)電腦觸角快速往外延伸，工廠以外的各種垂直市場需求不一，手持式設計也開始成為工業(yè)電腦廠商必須面對的課題之一。手持式裝置必須便於攜帶，因此特點是體積小、待機時間必須長，但卻又無法隨時充電，在此情況下，電源管理相當重要。

或許有人認為，現(xiàn)在消費性手持式產品如手機等，都已發(fā)展多時，電源管理等相關技術都已成熟，系統(tǒng)整合廠商大可直接套用，不必請工業(yè)電腦廠商另行設計。這種看法只對了一半，現(xiàn)在工業(yè)電腦廠商針對手持式裝置的電源管理，的確是用了消費性產品的電源技術，不過僅止於部份。消費性產品以手機為例，現(xiàn)在手機的功能多元，除了通話以外，還有拍照、上網(wǎng)、導航等多種系統(tǒng)，這些次系統(tǒng)的電源需求不一，設計者必須在有限的電源中，做出妥善的分配與控制。工業(yè)電腦的手持式裝置則是功能單一，不必針對不同次系統(tǒng)進行複雜設計，但必須針對各種差異性極大的垂直產業(yè)需求進行客製化設計。

電源管理三步驟

工業(yè)電腦的手持式裝置電源管理方案相當多，主要著重面向有三，包括進階軟硬體節(jié)電設計、亮度控制、智慧型電池。

在進階軟硬體節(jié)電設計方面，現(xiàn)在各處理器廠商都針對手持式裝置推出對應CPU，不但大幅降低了產品功耗，其晶片組設計也相當?shù)卯?，系統(tǒng)會在不用電時進入休眠狀態(tài)，讓CPU可以不必全速運作，有助於功耗的降低。

這對於一般消費性產品已然足夠，不過對部份系統(tǒng)整合業(yè)者來說仍覺不足。在某些應用中，對低耗電的需求會超過效能，這些應用會希望耗電更低，針對這類需求，從BIOS與OS著手，可讓功耗低上數(shù)瓦。

圖2 : 工業(yè)電腦的手持式裝置必須針對各種差異性極大的垂直產業(yè)需求進行客製化設計。（source: www.carousel.eu）

另外，在硬體規(guī)格上做取捨也是降低耗電的方法之一，一般晶片組都會將多功能等設計進去，但在部份垂直產業(yè)應用中，這些不需要的功能雖可移除，不過如果不專精，所耗費的時間跟心力都會相當高。而在板卡設計初期與客戶溝通，可針對客戶需求設計出規(guī)格適當?shù)漠a品，此外也可在系統(tǒng)中提供API，將API設計成標準介面，讓系統(tǒng)整合廠商可以自行降壓。

在亮度控制部份，LCD結構中，背光負責提供光源，因此耗電最兇，一般多針對LCD的背光進行調節(jié)，這並非新技術。不過，LCD的驅動IC都是面板廠在製造時即已內建，並設定好參數(shù)，要自行調整難度相當高，而即便調整好，一旦系統(tǒng)更換面板或應用程式時，所有的工作又必須再來一次。

這方面可將控制介面做在BIOS，在軟體上開一個介面給系統(tǒng)整合廠商，系統(tǒng)廠商可透過此一介面設計指令來更新韌體，且此一介面為統(tǒng)一標準，不會因為系統(tǒng)不同或人員異動，無法持續(xù)更新。

Smart Battery 充放電有技巧

以往這類API都設計在軟體中，且介面不一，建置在軟體中，容易因當機機率高，而造成系統(tǒng)停擺；介面不統(tǒng)一，則會因為應用程式更換，而必須重複更新、鏈結，徒然增加人力的負荷，後來已有廠商推出對應的作法。

其作法是在板卡的IC中內建各種控制源（包括亮度控制），讓系統(tǒng)廠商從標準API中設計、控制、更新指令，如此一來，不但系統(tǒng)在設計初期難度降低，中期的整合與後期的維修，也都更為容易。

與前面兩種作法相異，後期也有廠商推出不在系統(tǒng)面進行的作法，直接針對電池進行管理，這種智慧型電池可分為三部份，一是電池本身，二是智慧型充電裝置，三是電池壽命的管理機制。

電池方面，現(xiàn)在的手持式裝置多採用鋰電池，Cell數(shù)從2個到4個不等，廠商將其匹配成為一組電池。智慧型電池會有第一層保護，電池本身會有警告設計，當電池過度充放電，相關訊息會顯露出來，通知使用者注意，避免危險發(fā)生，智慧充電器是第二層保護功能。

由於電池的壽命決定於充電次數(shù)，一般而言，充電到達300次，會造成80％的損耗，到達500次就會失效。透過此類設計，使用者可自行決定電池的充電啟動時間，也就是當?shù)竭_所設定的電量時，充電器才會啟動讓電池充電，避免電量稍微降低時系統(tǒng)就自動充電，進而降低電池壽命。

圖3 : 手持式裝置體積小、待機時間必須長，但卻又無法隨時充電，在此情況下，電源管理相當重要。（source: NXP）

另外，智慧電池設計也可針對RAM設定備援控管，在一般狀況下，系統(tǒng)在休眠時會將資料載入RAM進行儲存，不過RAM屬於揮發(fā)性記憶體，一旦停電內存的資料就會隨之消失。智慧電池系統(tǒng)可偵測RAM的狀況，若設定系統(tǒng)的RAM沒電，資料會自動轉入另一部位的RAM，以避免硬碟中的資料遺失。

服務更趨完善 競爭優(yōu)勢倍增

充放次數(shù)決定電池壽命，電池壽命管理主要功能，是記錄充放電次數(shù)，接著推算出電池壽命，並將訊息告知使用者，避免設備無預警停機，造成系統(tǒng)運作停擺，產生重大損失，從這三項降低手持式設備功耗的作法，可以看出工業(yè)電腦廠商市場定位的改變，業(yè)者必須不斷將服務往前延伸。

由於臺灣市場不大，系統(tǒng)整合廠商的規(guī)模都相當有限，許多專案囿於資源有限無法進行，必須請工業(yè)電腦廠商在板卡設計時建入。然而客戶需求不同，單一設計無法因應所有客戶，每次都必須重新來過，因此彙整長期經(jīng)驗心得，設計出功能齊全、介面標準的服務，對系統(tǒng)整合廠商來說不但實用而且貼心。

尤其是像非消費性手持式設備的電源設計，在工業(yè)電腦領域才算剛起步，系統(tǒng)整合廠商的資源與經(jīng)驗都相當有限，透過相關設計，系統(tǒng)廠商無論是心力資源或設計時間都大幅縮短，降低系統(tǒng)廠商與使用者的設計與使用難度，讓競爭上優(yōu)勢倍增，進而達到節(jié)能需求。