标签: 穿戴设备，功耗测试，n6705b

最近得闲到电子市场逛逛，看到有商家正在推销一款智能手表，相比知名品牌的 XX Watch 价格非常公道，于是买了一台供学习之用。          该 ” 手表 “ 支持计步器、计时器、 气压计、高度计、蓝牙音乐播放、电话接听、照相等功能，如下组图。             所谓的学习，其实是想了解智能手表的功耗水平究竟达到什么程度！众所周知，续航时间是穿戴设备的生命线。就拿“手表”来说，传统的电子表通常都能正常运转几年甚至十几年才需要更换电池，“智能手表 ” 如果需要频繁的进行充电，估计至少在很大程度上难被消费者接受 …… 。     目前，运动健身、户外和医疗保健是智能穿戴设备最为突出的两个应用领域。     前者，主要的参与厂商是专业运动户外厂商及一些新创公司，以轻量化的手表、手环、配饰为主要形式，实现运动或户外数据如心率、步频、气压、潜水深度、海拔等指标的监测、分析与服务。代表厂商如 Nike 、 Adidas 、 Fitbit 、 Jawbone 以及咕咚等。而后者，主要的    参与厂商是医疗便携设备厂商，以专业化方案提供血压、心率等医疗体征的检测与处理，形式较为多样，包括医疗背心、腰带、植入式芯片等，代表厂商如 BodyTel 、 First Warning 、 Philips 等。     当然，我没有指望这块“手表 ” 具有多好的耗电性能，毕竟巨头们推出的包括 Google Glass ， GALAXY Gear 功耗上都受到广大 “ 粉丝 ” 的强烈差评！           为了进行功耗的分析，我使用了 是德科技（ Keysight ） 的 N6705B 直流电源分析仪。因为它可以实现以下电流分析超级功能： 1.        纳安（ nA ）级别电流测量 2.        创新的无缝量程切换技术，可以轻松测量大范围（ 3A-80nA ） 3.        高达 200 KHz （ 5us) 电流采样率，精确测量窄脉冲电流 4.        高速采集的数据记录仪，可支持长达 1000 小时电流的连续监测 5.   可视化电流测试软件，电流测试与操作同步测量和分析       然后， 用 N6705B 的电源功能替代电池给 ” 手表 “ 供电，并通过 N6705B 的电流测量功能记录、测量和分析 ” 手表 “ 的耗电。因此，我们需要将手表拆开，电池取出，并用电源给“手表”供电，如下组图。           准备好之后，我们就可以轻松的进行 “ 手表 ” 的功耗测量啦 …… 1.        关机漏电流 定义：“手表 “ 处于关机模式对电池电量消耗大小。 测试方法：电源设置为电池的工作电压，如 4.0V ， “ 手表 ” 保持关机，从 N6705B 读取电流值即关机漏电流 87.933uA 。 2.        待机功耗 定义： ” 手表 “ 开机，但不进行任何操作时消耗电池电量大小。 测试方法：电源设置为电池的工作电压，如 4.0V ， “ 手表 ” 保持关机，从 N6705B 读取电流值即待机电流 168.275uA 。 3.        开启各种功能，功耗大小？ 测试方法：启动 N6705B 的数据记录仪（ Data Logger ）功能，然后控制和操作 ” 手表 “ 依次开启或关闭各种功能，如计步器 - 计时器 - 气压计 - 高度计 - 蓝牙连接 - 手机通话 - 播放音乐 …… 等。   以上获取的功耗波形和数据后，依次分析各功能时的功耗大小，如下表：   注：上表中，绿色表示正常，黄色表示偏大，红色表示功耗很大及需要优化。 4.        数据分析及疑问 4.1     待机功能功耗之前测试的结果为 168.275uA ，数据记录仪测试结果则是 370.6uA （上表待机平均值），同样的状态，测试结果相差一倍多？ 从上图可以看出，待机时“手表”的电流是动态变化的，“电流表”只能采样到慢速的基底电流，而各种脉冲均无法准确的采集到，所以只有 168uA 。 4.2     蓝牙退出后， “ 手表 ” 无法重新进入待机模式，消耗电流极高， 38.103958mA 4.3     计步器及计时器后台运行功耗均较大，分别为 16.6628mA 和 18.59mA 。     4.4     使用蓝牙功能时功耗较高，特别是通话过程的最大电流高度 500mA ，对电池性能影响较大。 通过对该 ” 手表 “ 的功耗测量和分析，功耗问题还是比较突出的！        俗话说， “ 工欲善其事，必先利其器 ” ——如何 快速 、 精确 的测量 “ 智能穿戴设备 ” 在各种模式和状态下的耗电性能？     要回答上述问题，就必须先了解穿戴设备功耗的测试究竟有哪些挑战？穿戴设备在耗电上具有以下特征： Ø   关机或休眠时，具有极低的漏电流或休眠电流——几微安（ uA ）甚至十几纳安（ nA ） Ø   从休眠的微安（ uA ）到工作时的数百毫安（ mA ）级电流变化 Ø   占空比极低的快速电流脉冲（几百微秒 us ），须捕获和测量到电流脉冲 Ø   工作状态变化多且快，须长时间连续电流变化及可视化测量         上述是德科技（ Keysight ） N6705B 直流电源分析仪，可完全解决穿戴设备耗电特性的测量： Ø   纳安（ nA ）级别电流测量 Ø   创新的无缝量程切换技术，可以轻松测量大范围（ 3A-80nA ） Ø   高达 200 KHz （ 5us) 电流采样率，精确测量窄脉冲电流 Ø   高速采集的数据记录仪，可支持长达 1000 小时电流的连续监测 Ø   可视化电流测试软件，电流测试与操作同步测量和分析    

  在现今生活中，“手机党”“低头族”等网络词汇的出现，无不昭示着以智能手机、平板电脑为首的便携设备在人们生活中占据着重要地位，且随着这两年可穿戴设备的快速窜起，功耗问题关注度水涨船高，高续航亦成为便携设备的评判标准之一。     你是否还在为频繁的充电次数而感到烦恼？随身携带的移动电源是否已成为一项负担？ 　　在现今生活中，“手机党”“低头族”等网络词汇的出现，无不昭示着以智能手机、平板电脑为首的便携设备在人们生活中占据着重要地位，且随着这两年可穿戴设备的快速窜起，功耗问题关注度水涨船高，高续航亦成为便携设备的评判标准之一。 　　对于可穿戴设备而言，给射频、基带等不同模块选取相应的低功耗器件，可以有效降低硬件功耗。但事实上，续航是由综合因素决定的，软硬层面皆不可忽视。比如智能终端，当你采用移动支付功能的时候，它可以充当信用卡、公交卡；而开启游戏APP时，则立刻摇身一变成为便携游戏机，因此软件的功耗亦不容小觑。 是德科技（中国）电源及能源事业部业务拓展经理吕宝华 　　吕宝华指出，针对可穿戴设备及其他便携设备功耗进行快速、精准测量，然后分析结果，再到优化，能有效改善功耗问题。对此，是德科技提出了三件套思考：解决大功耗问题，确保电池性能，以及充放电管理。 　　深挖功耗的秘密 　　吕宝华表示，可穿戴设备、智能手机等无线终端产品大范围变化的瞬态电流耗电特性，向测试测量提出了更高的精度需求。 　　以现阶段普及度较广的智能手机为例，它拥有工作、休眠、待机等多种工作状态，以致从微安级的休眠电流到工作时的安培级电流，动态变化范围极大，且变化时间极短，可达到微秒量级，脉冲宽度很窄；此外，在测量过程中往往需要长时间针对终端设备进行实时的、准确的测量。因此，对于测试设备而言，大动态、高速采样及更长的存储深度将成为关键考量因素。 　　是德科技N6705B直流电源分析仪能有效解决上述难题，提供精准可靠的测量分析。N6705B可实现80nA-3A的电流测量，动态范围可达28-bits，每秒能实现20万个读数，并具备数以百小时计的工作时长。 　　在实际使用过程中，将N6705B代替电池给待测设备进行供电，并通过调节屏幕亮度、完成拍照功能等不同操作，实时监测电流变化，有效进行可视化功耗分析。 　　 　　以接收短信测试为例，红色标记处为短信提示时的功耗表现，不同的提示方式（如震动、声音及提示时长）功耗表现亦有所差异。通过有效测量可以很方便的找到最优的低耗解决方案。 　　关注电池：续航之根本 　　对于电池而言，关键就是充电和放电。充放电管理是否到位，关键要看是否了解电池的相关特性。就可穿戴设备来说，它的电池体积非常小，因此，如何实现精准的小电流控制十分关键，吕宝华如是说。 　　 　　用N6705B进行电芯/成品电池测试 　　所谓工欲善其事，必先利其器，就算是Apple watch也难逃一天一充的命运，可穿戴设备功耗难题急需破冰。从测量、分析到优化，超长续航已指日可待。 完整链接如下：   http://www.elecfans.com/instrument/357735.html