优化移动设备的子电路和功能模块 以延长电池运行时间

测量和分析子电路和功能模块的功耗，并对其进行控制，可获得详细的信息，以优化移动设备的电池运行时间。

测量和分析移动设备的总功耗来优化电池运行时间非常必要，同样，您还需要测量和分析它们的子电路或功能模块。通常，您将想要结合总功耗的测量一起来完成此任务，以便深入分析两者的关系。

测量和分析移动设备子电路的实例包括：

● 显示器照明功率与对比度和色彩的关系
● 当采用压控震荡器时，基带微控制器电压和电流与其工作状态和时钟速率的关系
● 当启用动态电压控制时，射频功率放大器电流和电压与射频发射功率的关系
● 在适当的时间，开启独立的子电路或功能模块，以适用于特定的操作

各种子电路和模块几乎总是由电源管理单元(PMU) 供电。PMU 为每个子电路和模块提供独立、可调的偏置电压，因此，它们可以单独开启或关闭，或者根据需要调节其功率，以进行电源管理。鉴于此设置，通常需要分别测量为子电路和模块供电的电压和电流，而不是在测试过程中通过外部直流源直接为其供电。

测量子电路功能模块功耗需要高性能、非侵入性的测量数据记录。

图1 描述使用传统数据采集设备测量电池输入及子电路电压和电流的典型设置。高速数字化电流非常重要，因为它可提供许多有关活动的详细信息。由于移动设备和王子电路典型的高动态工作范围和高峰值脉冲电流消耗，在高动态范围内进行精确的测量对于获取有意义的结果同样重要。单一的子电路通常具有远低于系统最小值的电流，因此，需要高于系统测试需求的动态测量范围。

图1. 传统电池输入和子电路功率测试设置

高动态范围的工作电流测量，需要更高动态测量范围的仪器，否则，将严重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，需要仪器具备独立的电压和电流测量通道，来同时记录电池和子电路电压和电流。两者共同提供关键且必要的信息，以测量和分析移动设备的电池输入、子电路和PMU 控制活动。

测量GPS 模块的电池输入和射频放大器功率。

如图2 所示， 我们使用两个Agilent N6781A 2 象限SMU 电源模块，测量GPS 模块的电池输入和射频放大器子电路电压和电流。N6781A 具有许多独特的特性和优势，可提供卓越的精度，并针对此测试进行更深入的分析：

● 电池仿真特征提供真实的输入电源特征和更精确的结果。
● “零压降”分流器工作模式消除了传统分流器的压降问题，用于测量低偏置电压提供的子电路电流。
● 提供独立的数字电压表(DVM) 输入，以记录子电路偏置电压。
● 无缝量程调节功能可以提供从纳安至安培级的连续精确电流测量，并记录测量结果，消除了传统、固定量程仪器的动态范围和精度限制。
● 高速、高分辨率波形捕获和数据记录功能， 可确保捕获所有出现的脉冲信号，并获得精确的测量结果。

图2. 使用Agilent N6781A SMU 电源模块的电池输入和子电路功率测试设置

我们想要验证GPS 器件的电池输入功率要求和射频放大器的启动时间。为了节约用电，PMU 只根据需要为子电路供电。如图3 所示，使用Agilent 14585A 控制和分析软件捕获和显示测试结果。得出：

● 电池输入得出平均值和峰值电流分别为0.290 A 和0.822 A。
●PMU 根据需要在理想的工作点为射频放大器供电。

如图所示，测量子电路和总功耗是获得关键信息的有用方法，以优化移动器件的电池运行时间。

图3. GPS 模块的电池输入和子电路功率测试结果