Êtes-vous prêt pour les prochaines exigences d'écoconception de l'UE ?

Il n'est pas trop tôt pour vous préparer aux prochaines réglementations d'écoconception de l'Union européenne (UE) pour les smartphones et les tablettes. Les règles couvrent les exigences de conception durable¹ et de nouvel étiquetage énergétique² qui auront un impact significatif sur la manière dont ces dispositifs sont conçus, fabriqués et présentés. Une règle stipule que les smartphones doivent être fabriqués de manière à ce que les consommateurs puissent facilement les réparer, les mettre à niveau et les entretenir (ce qui inclut dans certains cas des batteries remplaçables). Une autre règle cible l'ajout d'étiquettes énergétiques similaires à celles que l'on trouve déjà sur les appareils électroménagers grand public.

Ces deux règles devraient devenir des obligations légales en 2024.

Respecter ces nouvelles directives sera d'autant plus difficile en raison des demandes liées aux performances de connectivité 5G. Il existe trois domaines importants à prendre en compte lors de la conception de tablettes et de smartphones durables et écoénergétiques : mémoires basse consommation, gestion optimale de l'alimentation et chaînes de signaux RF efficaces.

Cet article étudie certaines exigences d'écoconception ainsi que certaines étapes à suivre pour vous préparer. Il se concentre sur les circuits intégrés qui permettent d'améliorer le rendement, notamment un circuit intégré de mémoire basse consommation à double débit de données 5 (LPDDR5) de Micron Technology, un circuit intégré de gestion de l'alimentation (PMIC) de Texas Instruments et un circuit intégré d'accord d'antenne d'Infineon.

Exemples de réglementations d'écoconception

Voici quelques exemples des nouvelles exigences, tirés de l'annexe aux réglementations de 52 pages concernant la conception de téléphones portables et de tablettes durables – écoconception :

Protection contre les infiltrations : ces dispositifs doivent être protégés contre la pénétration de corps étrangers solides de 1 millimètre ou plus, et contre les projections d'eau. La protection contre les infiltrations de particules et d'humidité est exprimée sous la forme d'un code IP (Tableau 1). Les tests de protection contre les infiltrations doivent se faire sans couvercle de protection sur le dispositif. Comme indiqué ci-dessous, les dispositifs équipés de batteries longue durée qui ne sont pas remplaçables par l'utilisateur doivent être conçus de manière à être conformes à la norme d'étanchéité IP67.

Tableau 1 : Les exigences minimum de protection contre les infiltrations concernent les particules de 1 mm ou plus et les projections d'eau. (Source du tableau : ec.europa.eu)

Batteries et gestion des batteries : la norme d'écoconception stipule que les batteries doivent être testées en conditions de cycles de charge/décharge continus jusqu'à ce que la capacité utilisable atteigne 80 % de la capacité nominale. Les tests de cycle de vie utiliseront les algorithmes de charge par défaut du dispositif. Le nombre de cycles sera arrondi à la centaine inférieure. Par exemple, une batterie qui atteint 80 % de sa capacité nominale après 524 cycles sera répertoriée pour 500 cycles.

Tous les dispositifs doivent avoir une autonomie de batterie d'au moins 500 cycles. Les utilisateurs doivent pouvoir vérifier l'état des batteries à tout moment et les remplacer si leur capacité se dégrade trop. Les smartphones avec des batteries de 1000 cycles ou plus et conformes à la norme d'étanchéité IP67 font figure d'exception. Dans ce cas, les batteries ne doivent pas nécessairement être remplaçables par l'utilisateur. Toutefois, les batteries de ces smartphones doivent être remplaçables par des techniciens professionnels.

Exigences liées à la gestion des batteries :

1. Ces dispositifs doivent inclure une fonctionnalité de charge contrôlable par l'utilisateur, permettant d'arrêter la charge lorsque la batterie atteint 80 % de sa capacité totale.
2. Ces dispositifs doivent inclure un paramètre par défaut garantissant que les batteries complètement chargées ne présentent aucune puissance appliquée — à moins que le niveau de charge ne tombe à moins de 95 % de la capacité nominale. Les utilisateurs doivent pouvoir désactiver ce paramètre.

Outre une gestion correcte de l'alimentation, une basse consommation est un facteur important pour répondre aux exigences des nouvelles directives d'écoconception en matière de cycle de vie des batteries.

Largeur de bande mémoire supérieure, consommation inférieure

Bien entendu, une basse consommation peut être obtenue à l'aide de composants écoénergétiques. Pour commencer, vous pouvez opter pour une mémoire vive dynamique (DRAM) LPDDR5 pour les téléphones portables. Les dispositifs comme le MT62F1G64D8CH-031 de Micron Technology ont un rendement énergétique 20 % supérieur à celui des dispositifs de mémoire de générations précédentes. Cette DRAM peut prendre en charge le traitement de données à des vitesses de crête atteignant 6,4 gigabits par seconde (Gb/s), ce qui constitue une exigence clé pour les smartphones 5G, et qui est 50 % plus rapide que les conceptions DRAM précédentes.

Figure 1 : Les dispositifs de mémoire LPDDR5 comme le MT62F1G64D8CH-031 ont un rendement énergétique 20 % supérieur à celui des dispositifs de générations précédentes. (Source de l'image : Micron Technology)

Circuit intégré de gestion de l'alimentation

Le PMIC LP8758A de Texas Instruments peut optimiser la consommation des processeurs dans les smartphones et les tablettes. Il fournit quatre tensions de sortie depuis des convertisseurs CC/CC abaisseurs indépendants et peut être contrôlé par une interface série I²C. Le LP8758A bascule automatiquement entre modulation de largeur d'impulsion (PWM) et modulation d'impulsions en fréquence (PFM) pour optimiser le rendement sur une vaste plage de courants de sortie (Figure 2). Pour surveiller efficacement la consommation d'énergie, le LP8758A peut fournir les mesures du courant de charge sans avoir à utiliser des résistances de détection du courant externes.

Figure 2 : Le PMIC LP8758A offre un haut rendement sur une vaste plage de courants de sortie. (Source de l'image : Texas Instruments)

Accord des antennes

Une chaîne de signaux RF efficace constitue un autre facteur important pour le rendement énergétique des smartphones et des tablettes. Le BGSC2341ML10 d'Infineon Technologies est conçu pour les applications d'accord RF comme l'adaptation d'impédance accordable, le filtrage accordable et l'accord d'antenne. Ce circuit intégré inclut un condensateur accordable à 8 états et un commutateur RF unipolaire bidirectionnel (SPDT) à faible résistance à l'état passant, qui est contrôlé à l'aide du protocole RFFE MIPI 2.1 (Figure 3).

Figure 3 : Le BGSC2341ML10 inclut un condensateur accordable (C1) et un commutateur RF SPDT (SW1 et SW2). (Source de l'image : Infineon Technologies)

Conclusion

De nouvelles exigences d'écoconception pour les smartphones et les tablettes seront imposées par l'Union européenne en 2024, et vous pouvez vous y préparer dès maintenant. Axées sur la durabilité et la réparabilité, les nouvelles règles incluent également un étiquetage du rendement énergétique similaire à celui que l'on trouve actuellement sur les appareils électroménagers grand public. Comme illustré, pour répondre aux exigences strictes en matière de basse consommation pour les systèmes nouvelle génération, les concepteurs peuvent se tourner vers les mémoires DRAM LPDDR5, les PMIC et les circuits intégrés d'accord d'antenne avancés et déjà disponibles.

Références :

1. Conception de téléphones portables et de tablettes durables – écoconception

2. Étiquetage énergétique des téléphones portables et des tablettes – Information des consommateurs sur les incidences environnementales