移动设备的电池消耗

移动设备的电池消耗

电池按时是移动设备规划中的一个重要元素。许多移动设备新增了更多的功能，可以快速缩短运行时间。为了达到最大的电池寿命，工程师们有必要采用混乱的电源管理方法。

工程师要使用电池消耗曲线来评估电池寿命，该曲线将设备、固件/软件及其子电路分别置于一个集成系统中。分析技能包括描述电池的电流消耗，以及它如何受到各种形式的工作和应用程序配置文件的影响。有了这个分析，工程师们可以做出电源管理的权衡，以最大限度地延长电池寿命。

大多数电源管理系统通过将未处于活动状态的子系统以亚毫秒级的时间尺度休眠来节省电池电量。因此，该设备在不到1秒的开/关事件有一个快速变化的电流。例如，GSM手机可以传输560个2a-2a脉冲，然后，当处于待机模式时，当前的电平可能会在睡眠周期下降到毫安。

随时检查电池

一种计算电池时间的方法是进行压降测试，即使用充满电的电池为被测设备(DUT)供电，直到电池耗尽。这个测试可能会比较耗时，因为它要完成所有的过程来确认电压闭合点来确认操作时间。同样，结果取决于电池的初始状态，这可能有很大的不同。

另一种方法是执行电流测量，它可以在运行时为测量供应更高的可信度。DUT以要评估的作业的形式运行一小段时间，并测量在该特定形式的工作中消耗的电流。然后，通过将标称电池容量除以测量的电流消耗来计算工作时间。这样，设计者就可以确定电池的运行时间，而不必等待电池完全放电。

测量注意事项

电池消耗分析中使用的电源必须独立于电池来描述DUT。为了使被控对象在开关或发射脉冲时出现的快速反向电流脉冲引起的暂态电压降降至最低，电源必须具有快速响应。

在这种情况下，许多通用电源可能会出现高达1V的瞬态电压下降，因此应该使用能够承受这些情况而不出现电压下降的专用电源(有时称为电池模拟电源)。

从电池到移动设备的电流的快速变化的波形提出了两个测量挑战:尺寸和速度。首先，电流的动态大小可能超过1,000:1，甚至1,000:1。全功率有功电流为1~3A级，低休眠态电流为数十微安级。可以使用电流敏感的电阻或分流器，但选择合适的分流器可能比较困难。假如分流器的大小适合测量最小电流，那么在大电流的情况下，在分流器的两端会有很大的电压降，这将给电路带来不可接受的电压负载。假如分流器的大小适合测量大电流，那么当微安电流流过时，可能没有足够大的电压进行测量。工程师可以用几个分流器来处理不同电流测量的信号电平，但转换分流器意味着停止测量。

关于速度测量，用于测量电流分流器电压和移动设备偏置电压的数字化器应该具有50kHz或更高的采样率，以捕获亚毫秒级脉冲，这是混乱的电源管理方法的特点。

简化的解剖

像3G这样的通信系统使用杂乱的调制模式，其特点是要高阶振幅调制来传输高数据速率。在时域中，出现的电流消耗波形是混沌的、随机的。

cdma2000手机的射频功率放大器使用三个数据通道进行传输，当长时间运行并执行不同的操作时，其当前消耗时间图会变得不可预测的混乱。这种情况在电池时间测试中很常见，很难观察到改变当前消耗计划的效果。