精确捕获移动设备电流波形 – 程控电源技术和应用（47）

发表于 2/26/2014 9:14:12 AM 阅读（1498）

如果要分析手机、无线传感器、无线穿戴设备、无线抄表等的耗电特性，首先就需要精确捕获这些设备在不同工作状态下的电流波形。但这从来就不是一件容易的事情。一种验证电池工作时间最为简单的做法，就是将移动设备视为一个黑盒子，直接测量其电池的工作时间，或测量较长时间内的电流消耗，然后根据标称的电池毫安时容量推测出工作时间。大多数认证测试只是验证电池运行时间。但这种测试非常粗略，如果换了一块电池，或者这重复测量一次，结果就可能大相径庭。重复性非常差。

然而，为了优化电池工作时间，通常需要设计团队使用几种不同的测试方法进行深入分析，这远远超出了仅仅对电池工作时间的验证。您不仅需要对元器件、部件、子电路和电池等进行单独的表征，而且还需要进行综合测试。详细地表征设备耗电特性可以更深入地分析器件的工作情况，以便您根据情况做出权衡，并优化电池运行时间。

无线设备的电流工作特性是高宽动态变化，占空比很小。因此，在测量过程中，不仅需要高于100KSa /s 或更高速率的采样，还需要高于18bit的分辨率，对电池电流消耗波形进行数字化，以深入的分析提高充足的信息，优化电池运行时间。

您可以采用多种方法来获得精确的波形，其中某些方法具有一定的局限：

l 利用电流探头和示波器可对高速波形进行数字化。然而，示波器有限的动态范围、低精度和高噪声会严重限制这种方案的可行性。

l 相比于电流探头和示波器，高采样率数采系统和精确的分流器能够提供更佳的精度和更宽的范围。但您必须使用低阻值的分流器，以确保电流峰值时，分流器电阻造成的压降保持最小，以便不影响移动设备正常工作。然而，低阻值分流器较小的分流器压降，会严重限制电流测量动态范围和精度。

l 某些专用的直流电源分析仪结合了高速数字化仪和高动态范围的电流测量系统，无需使用外部分流器和电流探头，可以精确地表征移动设备的电流消耗，而不会出现压降问题。

例如，图 1 显示使用 Agilent N6781A SMU电源模块14585A 耗电分析软件测得的手机在呼叫过程中的电流消耗。N6781A 是一款专用的电池仿真器直流源模块，可为移动设备供电，并同时以超过 195 KSa/s 的高采样速率和高达28bit的分辨率，对手机工作电流进行从纳安级到安培极的无缝隙测量。凭借高动态测量范围和高速数字化能力，该电源模块可以快速、深入地进行分析，以优化电池运行时间。