浅谈移动设备电源测试

手机和其他无线通信设备因其对电池的动态要求而难以测试。为了节省电力，这些设备需要迅速切换到高功耗运行模式，然后返回较低功耗的待机、关机或休眠模式。因此，在测试和评估期间代替电池的电源需要具有通用电源通常不具备的功能。

实验室电源可代替测试期间使用的电化学电源，由于电池充电器电路也需要进行评估，所以必须使用可编程电源。此外，专用电源还需具备智能控制输出电压的升压和降压、数据日志记录和波形产生等功能，以及诸如精密电流表和电压表等仪表功能。此外，可能还需要可编程电子负载，以评估电池的放电特性。

电路响应完全充电电池的方式不同于响应充电不足或完全放电电池的方式。KeithleyInstruments高级市场开发经理BobGreen说：“未来发展趋势是电路电压越来越低，充电间隔越来越长。这将促使设计者降低设备为避免损坏而自动关闭之前的最小运行电压。”

Green称：“不能再简单地选择方便的台式电源来提供适当的电压电流组合。工程师需要优化电源，以便能够带有电阻负载运行。通用电源即使适用于多种负载，但在这里不适用。”

动态负载

捕获波形还需要仪器能够记录并显示快速变化的电压、电流及瞬变，例如，手机启动序列期间的电平。确定电池供电的被测设备（DUT）消耗的电流脉冲类型是至关重要的。在大多数情况下，需要测量脉冲幅度、上升时间、下降时间和频率。Green指出：“必须根据导致DUT测试失败或关断的数值确定电源电压的下降和恢复。”

手机尤其使电源动态响应承受巨大负担。北美的IS-54蜂窝系统标准采用频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）技术，射频传输分布在时长为6.67ms的时隙中。欧洲的GSMFDMA/TDMA手机的传输时隙非常短，仅为576?s。

对于这两种标准，当手机从待机状态切换到全功率状态时，电流消耗可能增加1000%。遗憾的是，传统电源通常规定电流变化范围为50%左右。另外，尽管电池电压会因为电池内阻的IR值下降而略微降低，但是传统的台式电源可能导致内部电压下降幅度更大，有时会超过1V。

对于为了应对短时间的间隔而以全功率运行的电路，例如手机的功率放大器阶段，在通用电源恢复之前可结束全功率事件。如果电源不能快速恢复，可能会降低DUT的性能。

Green表示：“许多台式电源恢复到最初的电平可能需要几毫秒的时间。例如，如果电源电压低于手机的低电量检测电路为确保足够时间而设定的阈值，那么手机可能在测试期间关断。这将给出设备测试失败的错误指示。”

控制和电源监控

为了解决这些问题，仪器公司提供了专用电源，Keithley就是其中之一。该公司拥有多种配备GPIB的电源产品，既可提供电压控制也可提供电源监控。例如，Keithley的2306-VS型双通道电池/充电器仿真器simulator具有外部触发功能，可用于直流电池供电产品的开发和高速生产测试，例如手机、RFIC功率放大器及其他需要直流电压电源的精密元件。2306-VS的定价约为3500美元。

同样，该公司的多通道Series2600SystemSourceMeter仪器是可扩展的高吞吐量电源，可提供精密直流、脉冲和低频交流电源。Keithley称，其Series2600仪器的价格约为每通道4000至5000美元，运行速度是I-V功能测试应用中典型电源测试速度的两到四倍。

这些自动化电源可用来测试在短时间间隔内经受巨大负载变化的设备。通过最大限度减小压降幅度，然后在40?s或更短的时间内恢复到最初电压的100mV内，它们可以仿真电池在发生大量负载变化期间的反应。这些电源还可同时测量短脉冲负载电流。

Keithley的一些可编程直流电源能够将内电阻值设置为从完全短路到1Ω，还可仿真电池的内阻。板载模数转换器用于测量精密内部支路的电压，也可作为外置数字万用表（DMM）而发挥双重作用。Keithley的多象限仪器能够同时提供正负电压和电流，还可吸入电流，具有放电状态下可再充电电池的特性，以支持电池充电器的电路测试。

Keithley的系统运行嵌入式测试脚本处理器（TSP），目的是减少GPIB流量。测试脚本可用于波形的清除、脉冲调制和生成，还可用于执行常见的元件测试。尽管用户可以使用PC控制的Keithley工具（称为TesttBuilder）定制固定例行程序，但是这些类似Basic的序列是在仪器内的微处理器上实时运行，而非在主机上运行。

Keithley的仪器采用非易失性存储器，可保存多达5万行TSP代码和10万多行读数。单一TSP在主设备上运行，也可在更大的测试套件中控制并采集多达32个通道上的数据。

不需要用户编程

一些厂商习惯完全避开用户编程或人工设置。例如，AgilentTechnologies提供的可扩展的直流电源分析仪，该产品可执行直流电源供电和测量，而不需要进行任何编码。N6705A分析仪的价格为6500美元，用于优化设置，缩短查看重要序列的时间，例如计时的开启和关闭，以及启动或浪涌电流。

N6705A可测量施加的直流电压和DUT的电流消耗，最多可包含四个直流电源模块、一个DMM、一个记录示波器、一个任意波形发生器和一个数据记录仪。N6705A可显示随着时间的推移而变化的电压或电流，用户可通过前面板操作电源和测量功能。输出是通过彩色编码按钮选择，输出端采用彩色编码，如同显示器一样。

内置日志功能可存储几秒到几天甚至几周的数据。例如，该分析仪可将速率调高或调低，或者生成瞬态和扰乱状态，以查看一台设备在加压或最坏情况下可能做出的响应。

Agilent基础和系统技术部的电源产品经理BobZollo解释说，N6705A包括如此多的仪器功能，因此可简化测试系统的设置。用户不需要在数据记录仪或DMM上拼凑测试系统，也不需要将分流器和传感器集中到一起，为系统布线、与PC连接然后对系统编程。他说，如果用户构建自己的测试系统，则“用户创建软件和调试设备的时间可能比运行测试花费的时间还要多。”

Agilent的分析仪是基于1U尺寸的多输出可编程开关模式电源。这些电源可在160?s内改变电压，提供直流电源时只有5mVp-p的噪声。N6705A可接受1～4个电源模块的供电（每个450美元～2250美元不等），总计可达 600W。该自动量程分析仪还包括用于测量的50 kHz4000点数字转换器。

Agilent的功率分析仪和电源还符合LXIClassC规范，并可通过网络浏览器在任何10/100BaseT以太局域网进行驱动。Agilent的产品还可使用USB2.0或GPIB直接与个人电脑连接。