優(yōu)化移動設(shè)備的子電路和功能模塊 以延長電池運行時間

測量和分析移動設(shè)備的總功耗來優(yōu)化電池運行時間非常必要，同樣，您還需要測量和分析它們的子電路或功能模塊。通常，您將想要結(jié)合總功耗的測量一起來完成此任務(wù)，以便深入分析兩者的關(guān)系。

測量和分析移動設(shè)備子電路的實例包括：

● 顯示器照明功率與對比度和色彩的關(guān)系
● 當(dāng)采用壓控震蕩器時，基帶微控制器電壓和電流與其工作狀態(tài)和時鐘速率的關(guān)系
● 當(dāng)啟用動態(tài)電壓控制時，射頻功率放大器電流和電壓與射頻發(fā)射功率的關(guān)系
● 在適當(dāng)?shù)臅r間，開啟獨立的子電路或功能模塊，以適用于特定的操作

各種子電路和模塊幾乎總是由電源管理單元(PMU) 供電。PMU 為每個子電路和模塊提供獨立、可調(diào)的偏置電壓，因此，它們可以單獨開啟或關(guān)閉，或者根據(jù)需要調(diào)節(jié)其功率，以進行電源管理。鑒于此設(shè)置，通常需要分別測量為子電路和模塊供電的電壓和電流，而不是在測試過程中通過外部直流源直接為其供電。

測量子電路功能模塊功耗需要高性能、非侵入性的測量數(shù)據(jù)記錄。

圖1 描述使用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備測量電池輸入及子電路電壓和電流的典型設(shè)置。高速數(shù)字化電流非常重要，因為它可提供許多有關(guān)活動的詳細信息。由于移動設(shè)備和王子電路典型的高動態(tài)工作范圍和高峰值脈沖電流消耗，在高動態(tài)范圍內(nèi)進行精確的測量對于獲取有意義的結(jié)果同樣重要。單一的子電路通常具有遠低于系統(tǒng)最小值的電流，因此，需要高于系統(tǒng)測試需求的動態(tài)測量范圍。

圖1. 傳統(tǒng)電池輸入和子電路功率測試設(shè)置

高動態(tài)范圍的工作電流測量，需要更高動態(tài)測量范圍的儀器，否則，將嚴重限制可實現(xiàn)的精度和分辨率。為了避免電流測試中使用的分流器對結(jié)果造成不良影響，就必須要將分流器峰值壓降控制在50 mV之內(nèi)，但這將出現(xiàn)更多問題，例如小電流的信號可能完全被噪聲所淹沒。因此，儀器必需具有足夠的增益、動態(tài)范圍和精度，這對于良好的結(jié)果至關(guān)重要。傳統(tǒng)儀器通常無法滿足這些要求。

另外，需要儀器具備獨立的電壓和電流測量通道，來同時記錄電池和子電路電壓和電流。兩者共同提供關(guān)鍵且必要的信息，以測量和分析移動設(shè)備的電池輸入、子電路和PMU 控制活動。

測量GPS 模塊的電池輸入和射頻放大器功率。

如圖2 所示， 我們使用兩個Agilent N6781A 2 象限SMU 電源模塊，測量GPS 模塊的電池輸入和射頻放大器子電路電壓和電流。N6781A 具有許多獨特的特性和優(yōu)勢，可提供卓越的精度，并針對此測試進行更深入的分析：

● 電池仿真特征提供真實的輸入電源特征和更精確的結(jié)果。
● “零壓降”分流器工作模式消除了傳統(tǒng)分流器的壓降問題，用于測量低偏置電壓提供的子電路電流。
● 提供獨立的數(shù)字電壓表(DVM) 輸入，以記錄子電路偏置電壓。
● 無縫量程調(diào)節(jié)功能可以提供從納安至安培級的連續(xù)精確電流測量，并記錄測量結(jié)果，消除了傳統(tǒng)、固定量程儀器的動態(tài)范圍和精度限制。
● 高速、高分辨率波形捕獲和數(shù)據(jù)記錄功能， 可確保捕獲所有出現(xiàn)的脈沖信號，并獲得精確的測量結(jié)果。

圖2. 使用Agilent N6781A SMU 電源模塊的電池輸入和子電路功率測試設(shè)置

我們想要驗證GPS 器件的電池輸入功率要求和射頻放大器的啟動時間。為了節(jié)約用電，PMU 只根據(jù)需要為子電路供電。如圖3 所示，使用Agilent 14585A 控制和分析軟件捕獲和顯示測試結(jié)果。得出：

● 電池輸入得出平均值和峰值電流分別為0.290 A 和0.822 A。
●PMU 根據(jù)需要在理想的工作點為射頻放大器供電。

如圖所示，測量子電路和總功耗是獲得關(guān)鍵信息的有用方法，以優(yōu)化移動器件的電池運行時間。

圖3. GPS 模塊的電池輸入和子電路功率測試結(jié)果