使用电池耗电量分析改善移动设备工作时间整流桥

使用电池耗电量分析,改善移动设备工作时间

使用电池耗电量分析,改善移动设备工作时间 2011： 通过使用专用工具和分析技术，可以帮助您创造出延 长电池工作时间的移动设备设计方案电池工作时间一直是移动无线 设备设计中的关键因素。随着移动 设备变得越来越小、越来越轻，使用 大电池并不是好的选择。相反，设计 方案必须最大限度地利用电池容量。 分析电池耗电量可以帮助优化这些 设备的电池工作时间。电池耗电量分析并不只是估算 电池工作时间。电池耗电量分析必 需测试和检定设备、子电路和电池， 其既要独立进行，又要结合进行。其 中包括采用各种方法，使用不同的 设备工作模式和参数，检定电池耗 电量，从而查看设备工作怎样影响电池耗电量。这就可以分析影响电 流耗电量的设计缺点，进而设计设 备，最大限度地提高电池工作时间。可以在移动无线设备设计阶段 使用电池耗电量分析延长电池工作 时间的实例包括：分析由于数据传输中的变化导致 的耗电量差异，优化工作时间。 某些变化包括分组长度与分组数 量关系、使用的数据信道数量随 传输时间变化。量化由于数字基带工作中进行的 变化导致的耗电量差异，优化数 据处理的功率效率。识别异常行为，测量其对功耗的 影响。异常事件包括异常长或异 常高的脉冲，以及导致因电量不 足而过早关机及降低电池工作时 间的随机过载。量化耗电量分布，帮助确定动 态功率和电流要求，允许选择 相应的电池、 稳压器和功率管 理电路。传统方法通过考察检验电池工作时间采 用的传统方法，可以作为讨论依据， 说明为什么这些方法对进行电池耗 电量分析及描述更好的系统都是不 够的。检验电池工作时间的一种传统 方法是使用电压耗尽时间测试。使 用认真充电的电池，把被测设备 (DUT) 置于要检验的工作模式中。 在 DUT 运行、最后关机时，记录电 池电压随时间的变化。在图 1 中，2.25小时的电压拐点说明了在发生电量不足而关机前DUT 运行的时间。这种方法有许多优势，其实现起来 相对简单，电压测量非常简明，不会 影响结果的精度。由于变化速度慢， 低取样速率就足够了。最后，由于它 是一种全长测试，因此用户可以使 用模拟实际环境条件的动态工作条 件，运行基准类型的测试。这种方法的一个缺点是它耗时 相对较长。一旦开始，它必须一直运 行到结束，才能确定电池工作时间。 另一个缺点是，结果取决于电池的 初始状态，其变化相当大，不一定代 表典型的电池。此外，其得到的唯一 结果是工作时间。检验 DUT 耗电量 和电池容量可以在工作时间结果中 实现高得多的信心。确定电池工作时间的另一种方法是进行耗电量测量。这种方法也 使用充满电的电池，DUT 被置于要 评估的工作模式下。然后在规定时 间内测量平均耗电量，这一时间视 为代表整体运行时间。然后把用毫 安小时表示的声称电池容量除以用 毫安测得的耗电量，就可以计算得 出工作时间。这种方法的优点是，与全部运 行时间相比，确定电池工作时间所 需的时间要少得多，而且现在量化 了平均耗电量。如果声称的电池容 量是 DUT 负载有代表性的时间，工 作时间应该比较精确。耗电量方法的缺点是，由于高 速度高幅度脉冲式负载，需要以高 速率对电流取样，以保证获得精确 的平均值。 有一种规范推荐采用 50-kHz 的取样速率。另一个缺点 是，运行短时间测试本身不如采用 一系列不同工作条件运行长期的基 准型测试。此外，测量电流要比测量电压 困难，很容易会导致错误。理想系统测量电池工作时间的传统方法 具有许多局限性，不能提供必要的 信息，为优化设计提供要求的信息。 进行电池耗电量测量和分析的理想 系统将：正确为 DUT 供电 记录电池耗尽电压，检验工作 时间 精确测量从毫安级到安培级的的 电流 能够在几分钟到几天内记录耗电 量和其它数据，满足各种测试环 境要求提供基本测试结果的测试后摘 要，如运行时间、平均电流、平 均电压及消耗的安培小时和瓦特 小时提供数据分析，了解运行异常怎 样影响电池工作时间，实现设计 优化基于这些要求，电池耗电量测 量和分析中的通用系统将具有图 2 所示的组成要素。下面介绍了每种 要素的传统解决方案及更好的新型 方法。首先，需要一种手段把 DUT 置 于希望测试的相应工作模式下(DUT 激励源)。对移动电话，通常使用基 站模拟器与其进行交互，为 DUT 运行提供必要的协议通信。第二，要求 一种手段为 DUT 正确供电，其可以 使用电池或电源。电源适合独立于 电池进行 DUT 测试。同样，电池调 节器 / 分析仪有助于独立于 DUT 评 估电池。其它重要系统要素是在不 引入错误的情况下测量电流使用的 传感器，在长期内数字转换和记录 电压和电流信号的设备，以及存储 数字化测试结果、提供测试后分析 的系统。电源选项电源为 DUT 提供受控电源。电 池是进行运行

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