חשיבותה של טכנולוגיה לחיסכון בחשמל גדלה והולכת בכל העולם בשל החשש ממחסור בנפט וסוגיות שונות של הגנת הסביבה. קיים צורך דחוף בפיתוח טכנולוגיית חיסכון בחשמל שתספק את הביקוש שקיים בקרב לקוחות הקצה לאורך שנים בהתקנים הניידים שלהם. המרכז למחקר ופיתוח של חברת Getac מבצע מזה שנים מחקר מדוקדק בתחום הטכנולוגיות לחיסכון בחשמל, אשר לא רק מקנה יתרון מסחרי למוצרי המחשוב של החברה, אלא גם מייצג את מחויבותה לערכים של קיימות ושמירה על הסביבה.
איתורם של גורמי צריכת חשמל בלתי פעילים מהווה את הצעד הראשון במחקר, דבר זה מסייע לנו לזהות את הבעיות העיקריות בהם נוכל להתמקד כדי לשפר את ריקון האנרגיה במערכת. באיור 1, בדוגמא בעמוד הבא, מוצגת צריכת חשמל אופיינית במחשב נייד. בתרשים ניתן לראות את הרכיבים העיקריים שמהוים את צרכני ההספק העיקריים במערכת הם: תאורת מסך ה-LCD, ערכת השבבים, פיזור אנרגיה קטן, ליבת המעבד, כונן קשיח (HDD) וכו’. תרשים זה מייצג מצב בו המערכת פועלת במצב של עומס כבד. במקרה זה, הבדיקה נעשית באמצעות תוכניות כגון: Prime95, MPEG-2, קבצי AVI ואחרות, שמתמקדות בחישובי CPU, ביצועים גרפיים, ניצול HDD, VGA ואפיק נתונים בערכות שבבים.
נכון להיום ל-Getac יש ארבעה פתרונות עיקריים למערכת חיסכון בחשמל: חסכון בחשמל עבור התקנים סטטיים, חסכון בחשמל עבור התקנים דינאמיים, תכנון מקור חשמל ברמת דיוק גבוהה ומערכת אספקת חשמל מבוססת ביקוש שמיועדת לחסוך בהספקים ובאנרגיה בתוך המחשבים הניידים.
חיסכון בחשמל עבור התקנים סטטיים
עבור אותם התקני חבר-והפעל (PnP), שכיבוי המכשיר כאשר הם אינם בשימוש מהווה גישה בסיסית לחיסכון בחשמל. מרכז המחקר והפיתוח שילב את משאבי צוותי החומרה, התוכנה, הכונן והיישומים לטובת פיתוח כלי שנקרא G-Manager נוח ומבוסס יישום חכם (איור 2) לשליטה בהספק של התקני PnP. המשתמש יוכל להגדיר בעצמו את מנגנוני בקרת ההספק של מכשירים אלו על מנת למטב את היישום כך שיענה על דרישותיו. ה-G-Manager מספק גם את מצב החיסכון האולטימטיבי שמהווה את ברירת המחדל ומסייע לכבות את כל התקני ה-PnP כדי להקל על השימוש.
חיסכון בחשמל עבור התקנים דינאמיים
בנוסף להתקני PnP, שיתוף פעולה בין מגוון מחלקות בחברה הביא לפיתוחן של טכנולוגיות עבור התקנים קבועים. היות ומכשירים אלו לא ניתנים להסרה ולא מאפשרים בקרה אקראית, התוכנה נדרשת לבדוק את הסטטוס של התקנים אלו על-ידי קריאת האוגרים שבערכת השבבים או במנהל ההתקן, תוך שהבקר המוטמע וה-BIOS אחראים על כיבוי והדלקת ההתקנים באופן אוטומטי על פי סטטוס ההתקן.
א. כונן דיסק אופטי (ODD)
כיבוי ישיר של הכונן יגרום שגיאות במערכת. ה-BIOS נדרש לבדוק את סטטוס הכונן באופן מחזורי ולהגדיר את הצעד הבא בהתאם. הספק עבור הכונן ינותק אך ורק כאשר אין דיסק ובמצב בלתי פעיל לאחר פרק זמן מוגדר מראש.
ב. כונן קשיח (HDD)
הדיסק הקשיח מבצע מנגנון שליטת צריכה שונה מזה של הכונן, שמקשר לשכבת כונן ההתקן לבדיקת הסטטוס. ה-BIOS מגדיר קוד שפת סקריפט ACPI כדי לקבל את סטטוס ההתקן ולבצע פעולות של בקרת צריכה.
ג. LAN
בדומה לטכנולוגיית שומר הסוללה בחיבור אוטומטי (ACBS) של אינטל, זוהי שיטה יעילה יותר לחיסכון בחשמל שפותחה על ידי Getac לכיבוי מלא של צריכת שבב-LAN. המעגל תואם מערכות רשת של 10MB, 100MB ו-1GB. בקר מוטמע (EC) יבדוק את סטטוס כבל ה-LAN באמצעות האות המסופק ממעגל ה-Glue Logic של איתור האות של ה-LAN. מעגל ה-Glue Logic יפיק מעת לעת אות לוגי ברמה נמוכה תוך שכבל ה-LAN מחובר למחבר RJ45 ומקושר לרשת, והאות ישמור את הלוגי גבוה באופן תמידי במידה וכבל ה-LAN מחובר. ערכת השבבים מנטרת את המידע מהבקר המוטמע כדי להתמודד עם בידוד ואתחול האפיק. הבקר וערכת השבבים נדרשים לפעול בקפידה כדי לאפשר את פעולת ה-ACBS. מצד אחד, הבקר נדרש לקבל את האות הניתן מערכת השבבים כדי לוודא שהאפיק מבודד ואז לנתק את צריכת שבב ה-LAN.
עיצוב מקור כוח מדויק
צריכת חשמל סטטית פנימית בלתי פעילה מאפיינת התקנים מוליכים למחצה. לא משנה שהמערכת נמצאת במצב המתנה, שינה או במצב כבוי, עדיין יתקיים זרם שמרוקן אנרגיה. במשוואת החשמל (power=current x voltage), ערך ה-P ישתנה על פי המתח (voltage) כאשר צריכת הזרם (I) קבוע.ערך ה-P יקטן עם כל ירידה ב-V. ולכן ברוב המקרים, המהנדסים יגדילו באופן מתון את המתח של הספק ה-DC/DC כדי לפצות על אובדן ההתפשטות ולוודא ששבבי נקודת הקצה מוזנים בהספק נכון. מהנדסי Getac מצמצמים את אובדן התפשטות ההספק על ידי שיפור טכניקת עיצוב מתאר לוח ה-PCB ועיצוב מערכת ה-DC/DC היציבה. על ידי כך, מהנדסי החברה מיישמים מערכת אספקת חשמל מדויקת שעונה על דרישות השבבים ומפחיתה ריקון הספק מיותר.
טכנולוגיית הספק מבוסס דרישה ומערכת אוטומטית למדידת וניתוח הספק
כיצד אנו משיגים אספקת חשמל מבוססת דרישה? מערכת אספקת חשמל מבוססת דרישה תספק אך ורק את האנרגיה הדרושה ללוח האם. עיצוב DC/DC מופרז יגדיל את עלות בניית המחשב בעוד שעיצוב DC/DC בלתי מספק יקטין את היעילות ויגרום להמרת אנרגיה לחום, באופן שיגדיל בסופו של דבר את צריכת האנרגיה למטרות קירור. עיצוב הספק משביע רצון לא רק מסייע לחסוך בעלויות, אלא גם מגביר את יעילות מודול ההספק, באופן שמוביל לחיסכון באנרגיה.
תכנון מודול הספק DC/DC נכון תמיד יהווה אתגר למהנדסים. הסיבה לכך היא שתת-חלקים מסוימים ב-DC/DC שמופקים על ידי DC/DC מתח גבוה אחר יקשו על זיהוי דרישת ההספק המיידית של כל תתי ה-DC/DC בו-זמנית, ובמיוחד מתח הליבה של המעבד, שמשתנה תכופות עקב טכנולוגיות החיסכון בצריכת ה-CPU, כגון, טכנולוגיית SpeedStep של אינטל וטכנולוגיית PowerNow! של AMD.
כמו כן קשה גם להבהיר את היחס בין כל אחד ממודולי ה-DC/DC שכן לא כל שיאי הזרם של כל ה-DC/DC מתרחשים בו זמנית. במילים אחרות, את תקציב ההספק האמיתי לא ניתן להשיג באמצעות מדידת כל DC/DC בנפרד. המדידה תתבצע בו זמנית ותצטבר למשך זמן רב עד שהמערכת מאוזנת לקבלת נתונים נכונים.
היישום AMPA של חברת Getac (מדידה וניתוח הספק אוטומטי) מחשב באופן אוטומטי את הנתונים שמתקבלים מכלל המערכת כגון: זרם מרבי, הספק מרבי, זרם ממוצע, הספק ממוצע וכו’. יישום זה מאפשר לייצא את הנתונים לקובץ אקסל ובכך מאפשר למהנדס לבצע ניתוחים נוספים על בסיס המידע שנאסף. מעצבי המוצר בחברה משתמשים במערכת AMPA כדי לאבחן את צריכת ההספק בכל שלב ושלב בתכנון המוצר (EVT/DVT/PVT) ועד ליצירת המוצר המוגמר. לבסוף, קיים “מעגל קסמים” שבו החברה מייעלת כל הזמן את טכנולוגיית החיסכון בחשמל שמפחיתה באופן ממשי את פיזור החשמל במערכת והחום, בשילוב עם מערכות קירור דלות הספק שמסייעות להפחתת החום הנפלט במערכת. החברה משקיעה רבות בפיתוח ושכלול תהליך זה, כדי ליעל ולצמצם את צריכת החשמל של המחשב, לאפשר לו שעות עבודה רבות ולמקסם את החסכון באנרגיה.
