标签: 功耗

01 物联网行业中存在的问题 对于有功耗要求、电池供电的 4G CAT1 物联网产品而言，在至关重要的生产阶段，为了能够切实确保产品批量待机时长的高度一致性与良好的稳定性，必须要对产品实施全面且严格的批量功耗测试。 02 该问题带来的危害及影响 产品量产阶段，如果不对4G CAT1产品在生产过程中进行批量的功耗测试，就无法确保由于制造工艺，原材料等问题导致批量产品功耗的一致性出现问题，使得有些产品在实际使用过程中，因为功耗过大，导致在实际要求的待机周期内，电池电量电量已经消耗完毕，设备无法工作。 03 解决方法 方法一 1、原理介绍 采用微安级功耗测试仪EMK850，给设备供电，通过上位机可以获取到设备工作与待机时的瞬态电流，平均电流以及一次通信的实际功耗。从而可以计算出产品在整个待机工作周期的功耗。（参考研发阶段4G CAT1产品功耗测试方案）对于电池供电的4G CAT1产品，待机功耗与工作功耗一般在毫安级别，具体参数参考产品发阶段产品测试的实际功耗，差异一般不能超过10%. 2、方案详情 测试AM430EV5 SOM板功耗，采用微安级功耗测试仪EMK850，通过开源DTU底板给SOM板供电，串口接电脑端串口调试助手，通过串口助手设置4G CAT1 AM430EV5 SOM板的工作状态（注网，待机，TCP连接上行通信，下行通信，断开连接，休眠），测试产品的电流值。测试仪上位机可以获取到产品工作与休眠时的瞬态电流，平均电流以及某个时段的功耗，从而可以统计产品在整个工作周期的功耗。 测试框图 测试仪实物 2.1. 分析仪外接电源，用 USB 线连接分析仪和电脑。上位机将自动识别功耗分析仪设备、打开设备数据通信 端口，并显示设备就绪字样。 安装并运行上位机软件，点击启动，可以看到电压和空载时的噪音波形。 2.2 前面板的红黑接线 柱为电源输出，连接待测4G CAT1设备正负极。 确认输出电压无误后连接待测设备到分析仪前面板的电源输出端。 2.3. 安装并运行上位机软件，上位机将自动识别功耗分析仪设备、打开设备数据通信端口，显示设备就绪字样，设定4G CAT1设备工作电压，点击启动，可以看到电压和空载时的噪音波形。 2.4. 待机 功耗统计 接线待测产品 根据正负极要求，接线待测产品，给待测产品供电 可以看到产品电流波形变化，波形下方可以看到设备的实时电流与某个时间的功耗，如测试电流超出屏幕显示范围建议点击”自动缩放” 电流精度可以到达微安级，可以测试4G CAT1设备的待机功耗。 黄色曲线是最大值曲线，蓝色是平均值，计算功耗用平均值，最大值一般时间很短，只是能体现一些电流特征，有参考意义 。 2.5 一个工作周期时的功耗统计(一次通信) 波形图上，在需要的位置鼠标右键点击设置显示虚线游标。游标可拖动到指定位置，便于查看特定时间内的统计值。 对应4G CAT1设备，可以通过游标统计，可以统计4G CAT1设备一个工作周期的功耗 2.6功耗批量统计 按照2.4，2.5步骤记录每个产品休眠功耗与一个工作周期的功耗，休眠功耗值如不符合要求（测试功耗过大，超过10%），则挑选出来，请技术人员排查问题。 3、需要的测试设备或测试环境分析或说明任务3 5V或者12V直流电源适配器 USB数据线 功耗测试仪EMK850及上位机 操作手册.pdf EMK系列功耗仪1分钟快速使用.docx 方法二 1、原理介绍 用万用表，串联进设备供电电路中，直接测量设备负载电流 2、方案详情 2.1按照上图搭建测试环境 2.2万用表档位调整到电流档，表笔接电流测试端 2.3万用表表笔串接在直流电源与DTU的电源线上，观察万用表电流数值，此数值为设备的瞬态电流有效值 注：此种方法只能测试设备电压，电流的瞬时值，有效值，无法测试出设备的平均电流，电压，可作为方法1的补充和对照。 3、需要的测试设备或测试环境 直流电源适配器 万用表 （如有侵权，联系删除） 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)

01 物联网行业中存在的问题 在一些物联网项目中，有些场景由于使用电池供电，使得对产品有功耗要求。这就需要在产品研发阶段，测试产品不同工作阶段的功耗，以确保产品在电池供电的情况下，达到客户要求的待机时长。 02 该问题带来的危害及影响 如果不对4G CAT1 产品进行实际的功耗测试，就无法评估出产品实际工作中所消耗的电量，无法选择出为设备供电所适合的电池，如果选择的电池容量超过产品实际工作周期中使用的电量，就会导致产品成本增加，造成不必要的浪费；如果选择的电池容量小于产品实际工作周期中消耗的电量，就会导致产品还未到达使用周期的情况下，电池电量已经消耗完毕，达不到产品使用周期而无法工作。 03 解决方法 方法一 1、原理介绍 测试AM430EV5 SOM板功耗，采用微安级功耗测试仪EMK850，通过开源DTU底板给SOM板供电，串口接电脑端串口调试助手，通过串口助手设置4G CAT1 AM430EV5 SOM板的工作状态（注网，待机，TCP连接上行通信，下行通信，断开连接，休眠），测试产品的电流值。测试仪上位机可以获取到产品工作与休眠时的瞬态电流，平均电流以及某个时段的功耗，从而可以统计产品在整个工作周期的功耗。 2、方案详情 测试仪器实物 2.1 首先按照上图搭建测试环境 2.2. 测试设备接线 分析仪外接电源，用 USB 线连接分析仪和电脑。上位机将自动识别功耗分析仪设备、打开设备数据通信 端口，并显示设备就绪字样。 安装并运行上位机软件，点击启动，可以看到电压和空载时的噪音波形。 前面板的红黑接线 柱为电源输出，连接待测4G CAT1设备正负极。 确认输出电压无误后连接待测设备到分析仪前面板的电源输出端 2.3. 安装并运行上位机软件 上位机将自动识别功耗分析仪设备、打开设备数据通信端口，显示设备就绪字样，设定4G CAT1设备工作电压，点击启动，可以看到电压和空载时的噪音波形，波形下方可以看到设备的实时电流与某个时间的功耗。 黄色曲线是最大值曲线，蓝色是平均值，计算功耗用平均值，最大值一般时间很短，只是能体现一些电流特征，有参考意义 。 波形图上，在需要的位置鼠标右键点击设置显示虚线游标。游标可拖动到指定位置，便于查看特定时间内的统计值。 2.4游标统计 波形图上，在需要的位置鼠标右键点击设置显示虚线游标。游标可拖动到指定位置，便于查看特定时间内的统计值， 对应4G CAT1设备，可以通过游标统计，可以统计4G CAT1设备一个工作周期的功耗 （工作开始与工作结束设备实时功耗均为为微安级，如上图所示） 2.5.测试DTU底板功耗 首先不接SOM板，测试DTU底板的功耗，按照上述方法测试，底板平均功耗为：25.36mA 2.6 测试注网及首次通信功耗 底板接SOM 板上电后，4G CAT1设备开始初始化操作，包括识别SIM卡，并自动注册附件的基站，获取IP地址与网络时间。当连接4G CAT1串上位机显示“connect OK”，表示SOM板成功连接服务器。 注网功耗与4G CAT1设备注网时间有关，时间越长功耗越大（通常状况下注网时间为10s左右，不超过30s）。此时通过游标统计注网时的功耗。如下图所示：注网时间7s, 总电流 69.7mA，减去底板功耗25.36mA SOM板首次联网电流：44.34mA，功耗为：86.2uAh 2.7.测试设备产品待机功耗 SOM板首次连接上服务器后，每隔一段时间发送一次心跳数据，SOM板在发送心跳数据间隔期间为待机功耗，下图所示：待机间隔时间为18s, 平均电流为43.82 mA, 减去底板电流：25.36mA，待机电流为：18.46mA, 18s内待机功耗为：91.8uA*h 2.8 测试SOM板一次通信功耗 如下图所示，一次心跳发送，时间为11.6s,平均功耗为80.74mA，底板电流为25.36mA, SOM板电流为:55.38mA. 一次通信功耗为：178.4uAh 2.9 设备功耗统计 用游标统计（波形图上，在需要的位置鼠标右键点击设置显示虚线游标。游标可拖动到指定位置，便于查看特定时间内的统计值） ， 对应4G CAT1设备，可以通过游标统计，可以统计4G CAT1设备一个工作周期的功耗 （工作开始与工作结束设备实时功耗均为为微安级，如上图所示） 采用上述方法，记录设备一个工作周期内的功耗（游标统计下的功耗）:P1，再乘以设备需要的工作次数与单次工作时间:N*t,表示设备整个工作的功耗，再加上设备待机功耗为：设备总的待机时间为整个周期T减去工作时间T-N*t，乘以待机功耗P2。 设备整个待机时间的功耗为：P1*N*t+P1*(T-N*t) 例如：4G CAT1 AM430EV5 需要待机7天，每天发送50次数据，每次发送的平均功耗为178.4uAh, 待机电流为55.38mA,3个月的待机功耗为：7*50*178.4μA*h+18mA*(24h-50*11s/3600)*7=62.44mA+3004mA=3062.44mA 3、需要的测试设备或测试环境 5V或者12V直流电源适配器 USB数据线 功耗测试仪EMK850及上位机 DTU上位机 服务器及网络调试助手 操作手册.pdf EMK系列功耗仪1分钟快速使用.docx （如有侵权，联系删除） 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)

01 物联网行业中存在的问题 在一些物联网项目中，有些场景由于使用电池供电，使得对产品有功耗要求。这就需要在产品研发阶段，测试产品不同工作阶段的功耗，以确保产品在电池供电的情况下，达到客户要求的待机时长。 02 该问题带来的危害及影响 如果不对NB-IoT产品进行实际的功耗测试，就无法评估出产品实际工作中所消耗的电量，无法选择出为设备供电所适合的电池，如果选择的电池容量超过产品实际工作周期中使用的电量，就会导致产品成本增加，造成不必要的浪费 ；如果选择的电池容量小于产品实际工作周期中消耗的电量，就会导致产品还未到达使用周期的情况下，电池电量已经消耗完毕，达不到产品使用周期而无法工作。 03 解决方法 方法一 1、原理介绍 采用微安级功耗测试仪EMK850，给设备供电，串口接电脑端串口调试助手，通过串口助手设置NB产品不同的工作状态（注网，待机，TCP连接上行通信，下行通信，断开连接，休眠），测试产品的电流值。测试仪上位机可以获取到产品工作与休眠时的瞬态电流，平均电流以及某个时段的功耗，从而可以统计产品在整个工作周期的功耗。 2、方案详情 测试框图 测试仪器实物 2.1 首先确认NB产品所在场景下的信号覆盖与接收信号质量是否满足基本要求，具体方法： 25,CEL=0,1,2(具体内容见研发阶段NB产品信号测试方案：) 由上图可知，CSQ=31，RSRP=-60dBm,SNR=110,ECL=0,信号质量符合要求。 2.2. 分析仪外接电源，用 USB 线连接分析仪和电脑。上位机将自动识别功耗分析仪设备、打开设备数据通信 端口，并显示设备就绪字样。 安装并运行上位机软件，点击启动，可以看到电压和空载时的噪音波形。 2.3 前面板的红黑接线 柱为电源输出，连接待测NB设备正负极。 确认输出电压无误后连接待测设备到分析仪前面板的电源输出端 2.4. 安装并运行上位机软件，上位机将自动识别功耗分析仪设备、打开设备数据通信端口，显示设备就绪字样，设定NB设备工作电压，点击启动，可以看到电压和空载时的噪音波形，波形下方可以看到设备的实时电流与某个时间的功耗。 黄色曲线是最大值曲线，蓝色是平均值，计算功耗用平均值，最大值一般时间很短，只是能体现一些电流特征，有参考意义 。 波形图上，在需要的位置鼠标右键点击设置显示虚线游标。游标可拖动到指定位置，便于查看特定时间内的统计值。 2.5.测试设备产品注网功耗，产品上电后，NB设备开始初始化操作，包括识别SIM卡，并自动注册附件的基站，获取IP地址与网络时间。当连接NB串口的调试助手接收窗口收到时间信息时，表示注网成功。 注网功耗与NB设备注网时间有关，时间越长功耗越大（通常状况下注网时间为10s左右，不超过30s）。此时通过游标统计注网时的功耗。如下图所示：注网时间28s, 注网电流 11.39mA，注网功耗为：156μA*h 2.6.测试设备产品待机功耗，设备注网后，进入待机状态，功耗会下降到1mA以下，如下图所示：平均功耗368.6μA. 2.7. 测试设备产品TCP联网上行功耗，如下图所示：平均功耗21.54mA. 2.7. 测试设备产品TCP联网下行功耗，如下图所示：平均功耗21.75mA. 2.8 测试设备产品休眠功耗，测试电流超出屏幕显示范围建议点击”自动缩放” 电流精度可以到达微安级，可以测试NB设备的休眠功耗。如下图所示：休眠平均功耗：1.23μA 2.7.游标统计（波形图上，在需要的位置鼠标右键点击设置显示虚线游标。游标可拖动到指定位置，便于查看特定时间内的统计值） ， 对应NB设备，可以通过游标统计，可以统计NB设备一个工作周期的功耗 （工作开始与工作结束设备实时功耗均为为微安级，如上图所示） 2.8设备功耗统计 用游标统计（波形图上，在需要的位置鼠标右键点击设置显示虚线游标。游标可拖动到指定位置，便于查看特定时间内的统计值） ， 对应NB设备，可以通过游标统计，可以统计NB设备一个工作周期的功耗 （工作开始与工作结束设备实时功耗均为为微安级，如上图所示） 采用上述方法，记录设备一个工作周期内的功耗（游标统计下的功耗）:P，再乘以设备需要的工作次数:N,表示设备整个工作周期的功耗，再加上设备时的功耗：设备总的待机时间:T，乘以休眠功耗P1。 设备整个待机时间的功耗为：P*N+P1*T 注： NB产品通常情况下设备工作时长远远小于设备休眠时长，故将休眠时间近似认为是整个设备待机的时间 例如：NB产品需要待机3个月，每天发送2次数据，每次发送的平均功耗为250μA*h, 休眠功耗为2μA ,3个月的待机功耗为：3*30*2*250μA*h+2μA*24h*30*3=45+4=49mA*h 3、需要的测试设备或测试环境 5V或者12V直流电源适配器 USB数据线 功耗测试仪EMK850及上位机 操作手册.pdf EMK系列功耗仪1分钟快速使用.docx 方法二 1、原理介绍 用万用表，串联进设备供电电路中，直接测量设备负载电流 2、方案详情 2.1按照上图搭建测试环境 2.2万用表档位调整到电流档，表笔接电流测试端 2.3按下电源开关，观察万用表电流数值，此数值为设备的瞬态电流有效值 注：此种方法只能测试设备电压，电流的瞬时值，有效值，无法测试出设备的平均电流，电压，可作为方法1的补充和对照。 3、需要的测试设备或测试环境 直流电源适配器 万用表 （如有侵权，联系删除） 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)

一、物联网行业中存在的问题 功耗表现对于电池供电的 NB 物联网产品至关重要。这类产品通常应用于各种场景，如智能家居、智能农业、智能工业等领域，其待机时长的一致性与稳定性直接影响着用户的使用体验和产品的可靠性。 在生产阶段进行批量功耗测试是一项关键的质量控制措施。通过对产品进行全面、准确的功耗测试，可以及时发现并解决潜在的问题，确保每一批次的产品都能达到预期的待机时长标准。只有通过严格的测试和质量控制，才能保证产品的批量待机时长的一致性与稳定性，满足用户的需求和期望。 二、该问题带来的危害及影响 产品量产阶段，如果不对NB产品在生产过程中进行批量的功耗测试，就无法确保由于制造工艺，原材料等问题导致批量产品功耗的一致性出现问题，使得有些产品在实际使用过程中，因为功耗过大，导致在实际要求的待机周期内，电池电量电量已经消耗完毕，设备无法工作。 三、解决方法 方法一 1、原理介绍 采用微安级功耗测试仪EMK850，给设备供电，通过上位机可以获取到设备工作与休眠时的瞬态电流，平均电流以及一次通信的实际功耗。从而可以计算出产品在整个待机工作周期的功耗。（参考研发阶段NB产品功耗测试方案） 对于电池供电的NB产品，休眠功耗一般在微安级（小于1mA），具体参数参考产品发阶段产品测试的实际功耗，差异一般不能超过10%. 2、方案详情 测试框图 测试仪实物 2.1. 分析仪外接电源，用 USB 线连接分析仪和电脑。上位机将自动识别功耗分析仪设备、打开设备数据通信 端口，并显示设备就绪字样。 安装并运行上位机软件，点击启动，可以看到电压和空载时的噪音波形。 2.2 前面板的红黑接线 柱为电源输出，连接待测NB设备正负极。 确认输出电压无误后连接待测设备到分析仪前面板的电源输出端。 2.3. 安装并运行上位机软件，上位机将自动识别功耗分析仪设备、打开设备数据通信端口，显示设备就绪字样，设定NB设备工作电压，点击启动，可以看到电压和空载时的噪音波形。 2.4. 休眠功耗统计 接线待测产品 根据正负极要求，接线待测产品，给待测产品供电 可以看到产品电流波形变化，波形下方可以看到设备的实时电流与某个时间的功耗，如测试电流超出屏幕显示范围建议点击”自动缩放” 电流精度可以到达微安级，可以测试NB设备的休眠功耗（ 由上图可知，实时电流小于1mA时为休眠功耗 ）。 黄色曲线是最大值曲线，蓝色是平均值，计算功耗用平均值，最大值一般时间很短，只是能体现一些电流特征，有参考意义 。 2.5 一个工作周期时的功耗统计(一次通信) 波形图上，在需要的位置鼠标右键点击设置显示虚线游标。游标可拖动到指定位置，便于查看特定时间内的统计值。 对应NB设备，可以通过游标统计，可以统计NB设备一个工作周期的功耗 （工作开始与工作结束设备实时功耗均为为微安时级，如上图所示） 2.6功耗批量统计 按照2.4，2.5步骤记录每个产品休眠功耗与一个工作周期的功耗，休眠功耗值如不符合要求（测试功耗过大，超过10%），则挑选出来，请技术人员排查问题。 3、需要的测试设备或测试环境 5V或者12V直流电源适配器 USB数据线 功耗测试仪EMK850及上位机 操作手册.pdf EMK系列功耗仪1分钟快速使用.docx 方法二 1、原理介绍 用万用表，串联进设备供电电路中，直接测量设备负载电流 2、方案详情 2.1按照上图搭建测试环境 2.2万用表档位调整到电流档，表笔接电流测试端 2.3按下电源开关，观察万用表电流数值，此数值为设备的瞬态电流有效值 注：此种方法只能测试设备电压，电流的瞬时值，有效值，无法测试出设备的平均电流，电压，可作为方法1的补充和对照。 3、需要的测试设备或测试环境分析 直流电源适配器 万用表 （如有侵权，联系删除）

恒温晶振(OCXO; KO系列)对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术:将晶体置于恒温槽内，通过设置恒温工作点，使槽体保持恒温状态。 原理 传统的温度控制方法是通过开关设备来调整温度，类似于厨房烤箱。OCXO是用电路控制(Oven Control Circuit)温度。内部恒温箱(Oven)可以把稳定度控制的非常严格。恒温箱内装有一个石英晶体振荡器(Oscillator)或者石英晶体谐振器和外围振荡电路。 当热敏电阻或其它温度传感器设备（Temp Sensor）检测到温度变化时，会产生误差电压。误差电压被反馈到控制电路后，增加或减少功率的输出。从而实现更高的频率稳定度。 （图1：OCXO内部图） 应用 不同的应用领域有特定的要求，OCXO可以在恶劣环境下不受外界温度影响，达到稳定的输出频率。广泛应用于精密仪器，遥控遥测通信，雷达，电子对抗，导航等。 对于精密测距，高速目标跟踪，外层空间通信系统中要求 低相噪的晶振 。 频率稳定度 石英晶体有多种切割方式，最常见的是AT切。AT切割曲线图(图2)有两个转折点，分别为LTP和UTP。dF/dT值越小，表明随着温度变化，频率的变化越小，从而频率稳定性高。 （图2：AT切割温度曲线图） SC切割(也叫应力补偿切割)可以实现更高的精度，从而拥有更好的噪声性能，高Q值，低老化率，优异的频率稳定性。对振荡电路的不稳定敏感度较低，不易受到热应力和机械应力的影响。 对于OCXO而言，UTP点重要，因为LTP在25℃以下。图3的横坐标为温度，纵坐标为频差。对比可见，在转折点TP处，SC晶片频率误差更小。因此SC有更好的温度稳定性。 （图3：AT和SC切割的UTP点） 地位 OCXO比时钟振荡器，压控晶振，温补晶振有更优秀的稳定性和频率。OCXO在晶振的频率控制方面处于顶端。如果对频率源有更高的要求，则需要选择原子钟: 预热 OCXO需要较长的预热时间。随着运行状态的稳定，耗电量也会稳定。25℃室温下开机，SC切割晶体会比最终稳定频率低20ppm，AT切会比最终频率高60ppm。图4说明了SC切割晶片比AT切能在较快的时间内达到稳定工作的状态。 （图4：AT/SC切预热时间） 功耗 OCXO的内部恒温箱与时钟振荡器，压控振荡器，和温补振荡器相比较，功耗更高，不适合使用电池。OCXO在预热期间，功率可能达到2~4瓦。当达到25℃时，功耗可能会降低到0.7~1.5瓦。 恒温箱需要更多的功率去维持设定的温度。功率会随着温度的升高而降低。影响OCXO的功耗的因素有以下：恒温箱的尺寸，设定的温度，隔热量等。