原创 手机电池性能的真实评估 – 程控电源技术和应用（50）

对与手机、无线穿戴、GPS等移动设备电池的性能评估，最真实的结果就是一起进行电池耗尽测试，可获得独特且有用的信息，以优化电池运行时间。确定和优化电池运行时间，单独测试移动设备及其电池非常重要。然而，电池并非理想的电压源，其特性可能会与移动设备的主机功耗相互影响、相互作用。鉴于此相关性，只有将手机等移动设备与电池作为一个系统进行电池耗尽测试时，方可获得一系列独特且有用的信息。这些信息包括：

•       获得最真实的性能和运行时间，并以此作为基准，比较和关联通过其他方法获得的结果

•       评估在实际使用过程中获得的电池容量和能量，与电池制造商的额定值相比较，以确定出现差异的原因（如果有的话）

•       验证移动设备的低电池电量停机和满电池电量充电结束时的阈值，来确定是否已充分利用该电池， 并确保使用安全。

如图所示，对移动设备和电池进行耗尽测试是优化电池运行时间全套方法的关键和补充。图 1 描述执行电池耗尽测试的传统设置。电流的高速数字化尤为重要，因为它可提供许多详细的信息。记录无线设备的脉冲工作电流消耗信号时，50 KSa/s 采样率是必需的，这也是一些手机测试标准推荐的速率。

由于无线移动设备的脉冲电流特性，是典型的高峰值、低占空比和低平均值，在高动态范围内进行精确的测量也是获得有意结果的关键。根据被测件工作模式的不同，波峰因数可能会高达几百倍。如果测试过程中存在多个不同功率强度的工作模式，电流范围甚至会更大。高波峰因数的信号，对仪器的动态测量范围提出了更高的要求，否则将会限制可实现的精度和分辨率。为了避免电流测试中使用的分流器对结果造成不良影响，就必须要将分流器峰值压降控制在50 mV之内，但这将出现更多问题， 例如小电流的信号可能完全被噪声所淹没。因此，仪器必需具有足够的增益、动态范围和精度，这对于良好的结果至关重要。传统仪器通常无法满足这些要求。

另外，还需要2个独立的测量通道，以同时记录电池电压和电流。这两者共同针对电池耗尽测试提供关键且必要的信息，以分析和优化移动设备电池的运行时间。

电池耗尽测试实例：

如图 2 所示，我们使用 Agilent N6781A 2象限SUM电源模块对 GPRS 智能手机进行电池耗尽测试，以记录电池耗尽电压和电流。N6781A 具有许多独特的特性和优势，执行电池耗尽测试时，可显著提高精度并进行深入分析：

•       提供独立的 DVM 输入，以记录电池电压。

•       真正的“零压降”分流器，消除了传统分流器的压降问题。

•       无缝测量调节功能可以提供从 纳安级到安培级的连续精确电流测量，并连续记录测量结果，消除了传统、固定量程仪器的动态范围和精度限制。

•       高达5μs的采样间隔，和20μs 的数据记录时间间隔， 可确保出现的任何电流脉冲信号的精确测量。

如图 3 所示，使用 Agilent 14585A 控制和分析软件捕获和显示电池耗尽测试结果

将电流测量标尺置于起始和截止点，得出：

•       分别为 0.233 A平均电流和 1.29 A的峰值电流

•       电池提供的电容量和能量分别为 843 mAh 和 3.19 Wh

•       手机运行了3小时38分钟后，电池电压降低到3.44 V， 并关机。

根据这些结果，得出：

•       电池提供的电量比标称的电池容量低 16%

•       电池放电最终电压高于标称值

通过该实例可以看出，执行电池耗尽测试可以获得独特且有用的分析结果，以补充优化移动无线设备电池运行时间的其它测试方法。

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