原创 移动设备耗电分析中的电池仿真– 程控电源技术和应用（38）

在手机、蓝牙耳机、胎压监测、无线穿戴等移动设备，共同的特点和设计挑战就是电池的续航时间。对于电池本身来讲，并不是一个理想的电压源，其续航时间的因素不仅仅是电池的容量，还与电池其它的特性，例如电池的内阻密切相关。因此，在移动设备耗电分析的过程中，关键是让电流消耗测试结果能够与使用电池供电的真实状态相匹配，以便与工程师们对电池实际工作时间进行优化。当使用一般的直流电源进行供电时，移动设备的电流消耗往往与使用实际电池时的特征有非常大的差异。

电池不是理想的能源。电池特征与移动设备相互作用，会影响到电流消耗的测量结果。在优化移动设备的电池使用时间时，精确的电流消耗结果至关重要。如果使用直流电源给移动设备进行供电，您需要将电池的特征考虑在内，以确保您的电流消耗测量结果能够与使用电池时的情况相当。

图 1 显示了 GSM 移动电话使用电池时的脉冲电流消耗和电压响应。可以看出，电池具有明显的串联输出内阻，导致在移动设备的电流消耗上升时，其输出电压成正比地下降。许多移动无线设备可根据对电池特征的补偿进行自适应和调整。

图 1. 为 GSM 手机供电的电池

    一般的通用直流电源通过使用反馈将其输出调整到固定电压设置，尽量成为零输入内阻的理想电压源。与电池不同，其电压不会随着负载电流成比例下降。另外，反馈调整具有有限的响应时间。这导致电流在加载和卸载过渡期间出现瞬态压降和过冲。如果瞬态压降足够大，甚至能够触发移动设备的低电池电压关机。因此，通用直流电源的特征与电池特性明显不相似。图 2 为使用通用直流电源代替电池进行图 1 中相同的测量。这与电池响应截然不同，结果的电流消耗测量结果最终比使用电池高 10%。

当使用具有电池仿真功能的直流电源进行供电时，移动设备的电流消耗往往可以与使用实际电池时的特征相似。

为给移动设备供电而定制的直流电源具有多种电池仿真功能，包括：

•        除了电流输出之外，还有电流吸收能力，可仿真电池的充电电流能力

•        可编程串联输出内阻，可仿真电池的内阻

•        非常快速的负载瞬态响应，可最大限度减少压降和过冲，实际仿真电池的动态电压响应

      图 3 显示了使用具有电池仿真能力的 Agilent N6781A SMU 代替电池进行图 1 中相同的测量。N6781A 的串行输出内阻经过设置，匹配电池的 150 mΩ 电阻值。电压响应及电流消耗的结果

最终都可以与使用电池时的情况相似。

当使用直流电源给移动设备供电时，在测试其电流消耗时不要忽略电池特征。如果您要有效优化设备的电池使用时间，电流消耗结果必须可以与使用电池时的情况相类似。通用直流电源的特征与电池不同，往往提供非常不同的电流消耗结果。使用具有电池仿真能力的直流电源，可帮助确保您实现更精确的结果，与使用电池时的情况类似。

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