中心議題：

• 電池消耗的理想係統的組成部分
• 電池消耗的測量考慮因素

解決方案：

• 電源必須有快速的響應
• 選擇大小合適的分流器

在(zai)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)的(de)設(she)計(ji)中(zhong)
，電(dian)池(chi)的(de)工(gong)作(zuo)時(shi)間(jian)是(shi)一(yi)項(xiang)重(zhong)要(yao)的(de)因(yin)素(su)。許(xu)多(duo)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)都(dou)加(jia)入(ru)了(le)更(geng)多(duo)的(de)功(gong)能(neng)，這(zhe)些(xie)新(xin)增(zeng)的(de)功(gong)能(neng)會(hui)快(kuai)速(su)地(di)縮(suo)短(duan)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)。工(gong)程(cheng)師(shi)必(bi)須(xu)利(li)用(yong)複(fu)雜(za)的(de)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)方(fang)案(an)
，以(yi)便(bian)使(shi)電(dian)池(chi)獲(huo)得(de)最(zui)長(chang)的(de)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)。

工程師需要運用電池消耗分析來評估電池運行時間，這種分析需要分別在單獨及整合在係統之中這兩種情況下來描述設備、固件/軟ruan件jian及ji其qi子zi電dian路lu。分fen析xi技ji術shu包bao括kuo描miao述shu電dian池chi電dian流liu消xiao耗hao，以yi及ji如ru何he受shou各ge種zhong工gong作zuo模mo式shi及ji使shi用yong概gai況kuang的de影ying響xiang。借jie助zhu於yu這zhe種zhong分fen析xi，工gong程cheng師shi就jiu可ke以yi做zuo出chu電dian源yuan管guan理li設she計ji權quan衡heng，以yi盡jin量liang延yan長chang電dian池chi壽shou命ming。

daduoshudianyuanguanlixitongdoushitongguozaiyahaomiaoshijianchidushangshimeiyouzaihuoyueshiyongzhongdezixitongjinrushuimianzhuangtailaijieshengdianchinengliangde。qijieguoshi，shebeizaibudao1s內發生的開/關事件中具有快速變化的電流。例如，GSM手機在傳輸時可以具有560μs,2A的脈衝，接著當處於待機模式下，在睡眠周期中電流水平可能會跌落到毫安級。

驗證電池時間

驗證電池工作時間的一種方法是使用電壓跌落測試，使用一塊充滿電的電池來給待驗證的、處於工作模式下的待測設備（DUT）供(gong)電(dian)

，直(zhi)到(dao)電(dian)池(chi)沒(mei)電(dian)。這(zhe)種(zhong)測(ce)試(shi)可(ke)能(neng)相(xiang)對(dui)比(bi)較(jiao)耗(hao)時(shi)間(jian)
，因(yin)為(wei)它(ta)需(xu)要(yao)全(quan)部(bu)過(guo)程(cheng)運(yun)行(xing)完(wan)成(cheng)來(lai)確(que)定(ding)電(dian)壓(ya)關(guan)閉(bi)點(dian)

，以(yi)確(que)定(ding)工(gong)作(zuo)時(shi)間(jian)。同(tong)樣(yang)，其(qi)結(jie)果(guo)依(yi)賴(lai)於(yu)電(dian)池(chi)的(de)初(chu)始(shi)狀(zhuang)態(tai)
，而(er)後(hou)者(zhe)可(ke)能(neng)會(hui)千(qian)差(cha)萬(wan)別(bie)。

另一種方法是執行電流消耗測量，它能為工作時間測量提供更高的可信度。DUTbeizhiyudaipinggudegongzuomoshixiayunxingyixiaoduanshijian
，bingceliangzaizhezhongtedinggongzuomoshizhongdedianliuxiaohao。ranhou
，tongguojiangmingyidianchirongliangchuyicedededianliuxiaohaolaijisuanchugongzuoshijian。shiyongzhezhongfangfa，shejishiwuxudengdaidianchichongfenfangdianjiunengquedingchuyunxingshijian。

理想係統的組成部分

在用於執行電池消耗分析的理想係統中（如圖1所示），需要的第一個要素是一種將DUT放入適當的工作模式中進行目標測試（DUT激勵）的方法。對於移動電話而言，通常會使用基站仿真器。


圖1在用於電池電流消耗測量和分析的一般理想係統中存在的幾個組成部分

其次，需要一種正確的DUT供電方法，使用電池或電源。電源的用途在於獨立於電池來測試DUT，以確保測試的一致性，或者快速地複製各種電池狀態而無須等待電池達到這些狀態（充滿電
、部分放電、完全放電/壽命結束）。

其他重要的係統組成部分有：用yong於yu測ce量liang電dian流liu的de電dian流liu轉zhuan換huan器qi，用yong於yu記ji錄lu電dian壓ya和he電dian流liu信xin號hao的de數shu字zi化hua儀yi和he用yong於yu分fen析xi和he存cun儲chu測ce試shi數shu據ju的de軟ruan件jian
，這zhe些xie測ce試shi數shu據ju用yong於yu完wan成cheng長chang期qi測ce試shi會hui非fei常chang龐pang大da，能neng多duo達da數shu吉ji字zi節jie。

測量考慮因素

電池消耗分析中使用的電源必須獨立於電池來描述DUT。電源必須有快速的響應，以盡量減小DUT在切換模式或傳輸脈衝時所具有的快速回轉電流脈衝所造成的瞬態電壓跌落。
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許多通用電源在這些條件下可能會出現高達1V的瞬態跌落，所以應該使用能夠容忍這些條件而不出現電壓下降的專用電源（有時稱為電池仿真電源）。

從電池流向移動設備的快速變化的電流波形提出了兩項測量難題：範圍和速度。首先

，電流的動態範圍可能會超過1000:1

，甚至1000000:1。全功率活動電流位於1～3A的量級
，而低睡眠模式等級的電流位於數十微安的量級，所以待測電流的範圍給電流轉換器的選擇提出了一項難題。

這(zhe)裏(li)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)電(dian)流(liu)感(gan)知(zhi)的(de)電(dian)阻(zu)器(qi)或(huo)分(fen)流(liu)器(qi)
，但(dan)選(xuan)擇(ze)大(da)小(xiao)合(he)適(shi)的(de)分(fen)流(liu)器(qi)卻(que)可(ke)能(neng)頗(po)為(wei)棘(ji)手(shou)。如(ru)果(guo)分(fen)流(liu)器(qi)的(de)大(da)小(xiao)適(shi)合(he)於(yu)測(ce)量(liang)最(zui)小(xiao)電(dian)流(liu)，那(na)麼(me)在(zai)大(da)電(dian)流(liu)事(shi)件(jian)中(zhong)就(jiu)會(hui)在(zai)分(fen)流(liu)器(qi)兩(liang)端(duan)出(chu)現(xian)大(da)的(de)電(dian)壓(ya)降(jiang)幅(fu)，而(er)這(zhe)將(jiang)給(gei)電(dian)路(lu)帶(dai)來(lai)不(bu)可(ke)承(cheng)受(shou)的(de)電(dian)壓(ya)負(fu)擔(dan)。如(ru)果(guo)分(fen)流(liu)器(qi)的(de)大(da)小(xiao)適(shi)合(he)於(yu)測(ce)量(liang)大(da)電(dian)流(liu)，那(na)麼(me)當(dang)微(wei)安(an)級(ji)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)時(shi)，就(jiu)極(ji)有(you)可(ke)能(neng)沒(mei)有(you)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)電(dian)壓(ya)可(ke)供(gong)測(ce)量(liang)。通(tong)過(guo)配(pei)備(bei)幾(ji)種(zhong)分(fen)流(liu)器(qi)用(yong)於(yu)不(bu)同(tong)電(dian)流(liu)大(da)小(xiao)的(de)測(ce)量(liang)
，工(gong)程(cheng)師(shi)可(ke)以(yi)解(jie)決(jue)信(xin)號(hao)級(ji)的(de)問(wen)題(ti)，但(dan)這(zhe)時(shi)切(qie)換(huan)分(fen)流(liu)器(qi)就(jiu)意(yi)味(wei)著(zhe)中(zhong)斷(duan)測(ce)量(liang)。

就測量速度而言
，用於測量電流分流器電壓和移動設備偏置電壓的數字化儀應該具有50kHz或更快的采樣率
，以便捕獲亞毫秒級脈衝，後者是複雜的電源管理方案的特征。

簡化複雜的分析

像3G這zhe樣yang的de通tong信xin係xi統tong采cai用yong複fu雜za的de調tiao製zhi格ge式shi


，其qi特te征zheng是shi傳chuan輸shu較jiao高gao的de數shu據ju率lv時shi所suo需xu的de高gao階jie幅fu度du調tiao製zhi。從cong時shi域yu上shang看kan，生sheng成cheng的de電dian流liu消xiao耗hao波bo形xing是shi複fu雜za而er隨sui機ji的de。

當在較長時間內運行並進行不同的操作時，使用3個數據通道進行傳輸的一台cdma2000手機的射頻功率放大器的電流消耗-時間圖（如圖2所示）變得複雜而不可預測。對於電池工作時間測試而言，這種情況很常見，並且難以觀察到更改電流消耗設計的效果。




圖2從時域上看（左圖）

，cdma2000手機的射頻功率放大器的電流消耗波形是複雜而不可預測的。以CCDF圖(b)查看相同的電流波形，設計人員很容易就能夠看出設備在每種電流狀態下的頻繁程度

一種較好的可視化和分析複雜的電流消耗模式的方法是使用互補累積分布函數（CCDF）圖來查看其統計分布。在CCDF圖中，x軸表示電流

，而y軸表示其累計發生百分比（如圖2b所示）。

通過查看被抽取電流大小的統計分布
，設計人員可以快速地看到設備在每種電流狀態中工作的頻繁程度。對於不同設計方案
，比較這些CCDF圖形，就可以看出設備何時消耗更多的能量（也就是說
，在大電流狀態下其時間的比例增加），或者何時消耗更少的能量（也就是說，在小電流狀態下其時間的比例增加）。因此，工程師就可以評估出何時設計更好（需要較少的能量）或者找出設計缺陷（出人意料的需要更多能量）。

現成的解決方案

幾家測試設備供應商所生產的產品可處理目標測試係統的不同部分。一些供應商所提供的電源可以在抽取快速電流脈衝時提供穩定的、類似於電池的輸出。

入門級解決方案是安捷倫科技公司的移動通信直流源66300xilie。zheyixilieshitebiedingzhide，yongyugeiyidongshebeigongdianbingtongshiceliangqidianliuxiaohao。tazhengheledianchifangzhendianyuanheleisiyushiboqidegaosushuzihuaceliangxitong
，keyiweishebeidehuodong、待機和關閉模式提供準確的電流測量。

這種直流源及其配套的交鑰匙軟件可以使用戶在無須任何編程的情況下，以類似於示波器的視圖、數據記錄儀視圖並在CCDF圖表上看到它們的電流波形。如果對精度和采樣速率有更高的要求
，還可以選擇該公司提供的其他解決方案。