原创 移动设备省电模式下电流的测量 –程控电源技术和应用（39）

精确测量诸如智能手机、无线传感器、胎压监测、无线抄表、无线穿戴设备等无线移动设备在省电工作模式下的电流消耗，是优化电池运行时间的一项基础任务。智能手机和移动设备，会具有高功率发射模式， 但其大部分时间还是处于待机模式，或其它类似的省电模式上。其他的一些器件，例如无线传感器，可能只有省电工作模式。尽管此功耗可能看起来微不足道，但由于它们的绝大多数时间处在省电模式上，因此会消耗电池的大部分甚至全部的容量。

在省电工作模式下，手机和无线移动设备大多数时间都处于低功率休眠状态，定期唤醒并短暂地进入高功率活动状态，以接收信号，或发射信号到基站。这时的消耗电流波形是典型的脉冲波形，具有以下特性：

•       几秒至数十秒的周期

•       百分之几到十的极低占空比

•       接近一百或更高的超高波峰因数

基本待机电流和发射过程中的脉冲电流，通常都是总平均值的重要部分，因此需要对极端值及中间值都进行精确的测量

经验证明，精确测量省电工作模式下的电流消耗对于传统测试设备来说是一项巨大的挑战。这要求测试仪器，包括数采和数字化仪，能够在足够长的时间内进行快速采样和高分辨率精确地测量，这不仅需要大量的数据记录， 其固定测量量程也无法提供足够的动态范围，来精确测量脉冲峰值和休眠底电流。因此，它们是很难为预测和优化电池运行时间提供正确的依据。

由于很高的峰值， 而平均值很低，测量仪器在所需测量量程上的偏置误差通常与被测信号平均值相当，从而导致不可接受的高测量误差。有时可采取一些变通方法来改进某些测量，但这常常会有极大的负面影响。

省电模式下电流消耗测量实例：

让我们看一个省电工作模式实例。无线温度传感器的发射机具有脉冲电流消耗和以下特性：

•       周期：4 秒

•       占空比：0.17%

•       波峰因数：400

         Agilent N6781A SUM电源模块用于为温度传感器的发射机供电，并对其电流消耗波形进行测量。N6781A 结合了高速数字化仪，可测量无线移动设备和器件的动态电流消耗。如图 1 所示，首先将 N6781A 设置在100 mA 固定量程上测量电流消耗。这与使用传统测试仪器相当。然而，N6781A 结合了一个创新测量技术，能够无缝自动量程调节，以超过 195 KSa/s 的速率对从毫微安到安培的移动设备电流消耗波形连续进行数字化，并在极高动态范围内提供精确的电流测量结果。图 2 显示的是利用 N6781A 无缝量程调节功能改进测量结果。

通过功能提升，得到更为详细的信息：

•       休眠底电流测量精度提高了 97 倍，误差从115%降到 1.15%

•       总体平均电流测量精度提高了 77 倍，误差18.9% 降低到 0.245%

•       本底噪声降低了5 倍，从 47 μA 到 10 μApp，而且高速数字化仪能够更深入地分析休眠电流活动

高速数字化仪可以更深入地分析信号发射过程中的耗电特性。

在高动态测量范围内进行高速数字化，可获得详细且有用的信息，精确测量省电工作模式下电流的工作特性，以便优化移动无线设备和器件的电池运行时间，

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