鉅大LARGE | 點擊量：636次 | 2019年04月27日
移動設備電池消耗太快應該怎么解決？
在移動設備的設計中，電池的工作時間是一項重要的因素。許多移動設備都加入了更多的功能，這些新增的功能會快速地縮短運行時間。工程師必須利用復雜的電源管理方案，以便使電池獲得最長的運行時間。
工程師需要運用電池消耗分析來評估電池運行時間，這種分析需要分別在單獨及整合在系統之中這兩種情況下來描述設備、固件/軟件及其子電路。分析技術包括描述電池電流消耗，以及如何受各種工作模式及使用概況的影響。借助于這種分析，工程師就可以做出電源管理設計權衡，以盡量延長電池壽命。
大多數電源管理系統都是通過在亞毫秒時間尺度上使沒有在活躍使用中的子系統進入睡眠狀態來節省電池能量的。其結果是，設備在不到1s內發生的開/關事件中具有快速變化的電流。例如，GSM手機在傳輸時可以具有560μs,2A的脈沖，接著當處于待機模式下，在睡眠周期中電流水平可能會跌落到毫安級。
驗證電池時間驗證
電池工作時間的一種方法是使用電壓跌落測試，使用一塊充滿電的電池來給待驗證的、處于工作模式下的待測設備（DUT）供電，直到電池沒電。這種測試可能相對比較耗時間，因為它需要全部過程運行完成來確定電壓關閉點，以確定工作時間。同樣，其結果依賴于電池的初始狀態，而后者可能會千差萬別。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
另一種方法是執行電流消耗測量，它能為工作時間測量提供更高的可信度。DUT被置于待評估的工作模式下運行一小段時間，并測量在這種特定工作模式中的電流消耗。然后，通過將名義電池容量除以測得的電流消耗來計算出工作時間。使用這種方法，設計師無須等待電池充分放電就能確定出運行時間。
測量考慮因素
電池消耗分析中使用的電源必須獨立于電池來描述DUT。電源必須有快速的響應，以盡量減小DUT在切換模式或傳輸脈沖時所具有的快速回轉電流脈沖所造成的瞬態電壓跌落。
許多通用電源在這些條件下可能會出現高達1V的瞬態跌落，所以應該使用能夠容忍這些條件而不出現電壓下降的專用電源（有時稱為電池仿真電源）。
從電池流向移動設備的快速變化的電流波形提出了兩項測量難題：范圍和速度。首先，電流的動態范圍可能會超過1000:1，甚至1000000:1。全功率活動電流位于1～3A的量級，而低睡眠模式等級的電流位于數十微安的量級，所以待測電流的范圍給電流轉換器的選擇提出了一項難題。這里可以使用電流感知的電阻器或分流器，但選擇大小合適的分流器卻可能頗為棘手。如果分流器的大小適合于測量最小電流，那么在大電流事件中就會在分流器兩端出現大的電壓降幅，而這將給電路帶來不可承受的電壓負擔。如果分流器的大小適合于測量大電流，那么當微安級電流流過時，就極有可能沒有足夠大的電壓可供測量。通過配備幾種分流器用于不同電流大小的測量，工程師可以解決信號級的問題，但這時切換分流器就意味著中斷測量。
就測量速度而言，用于測量電流分流器電壓和移動設備偏置電壓的數字化儀應該具有50kHz或更快的采樣率，以便捕獲亞毫秒級脈沖，后者是復雜的電源管理方案的特征。
簡化復雜的分析
像3G這樣的通信系統采用復雜的調制格式，其特征是傳輸較高的數據率時所需的高階幅度調制。從時域上看，生成的電流消耗波形是復雜而隨機的。
當在較長時間內運行并進行不同的操作時，使用3個數據通道進行傳輸的一臺cdma2000手機的射頻功率放大器的電流消耗-時間圖變得復雜而不可預測。對于電池工作時間測試而言，這種情況很常見，并且難以觀察到更改電流消耗設計的效果。
通過查看被抽取電流大小的統計分布，設計人員可以快速地看到設備在每種電流狀態中工作的頻繁程度。對于不同設計方案，比較這些CCDF圖形，就可以看出設備何時消耗更多的能量（也就是說，在大電流狀態下其時間的比例增加），或者何時消耗更少的能量（也就是說，在小電流狀態下其時間的比例增加）。因此，工程師就可以評估出何時設計更好（需要較少的能量）或者找出設計缺陷（出人意料的需要更多能量）。
現成的解決方案
幾家測試設備供應商所生產的產品可處理目標測試系統的不同部分。一些供應商所提供的電源可以在抽取快速電流脈沖時提供穩定的、類似于電池的輸出。
入門級解決方案是安捷倫科技公司的移動通信直流源66300系列。這一系列是特別定制的，用于給移動設備供電并同時測量其電流消耗。它整合了電池仿真電源和類似于示波器的高速數字化測量系統，可以為設備的活動、待機和關閉模式提供準確的電流測量。
這種直流源及其配套的交鑰匙軟件可以使用戶在無須任何編程的情況下，以類似于示波器的視圖、數據記錄儀視圖并在CCDF圖表上看到它們的電流波形。如果對精度和采樣速率有更高的要求，還可以選擇該公司提供的其他解決方案。
使用可充電電池
使用可充電電池是筆記本電腦相對臺式機的優勢之一，它可以極大地方便在各種環境下筆記本電腦的使用。最早推出的電池是鎳鎘電池（NiCd），但這種電池具有“記憶效應”，每次充電前必須放電，使用起來很不方便，不久就被鎳氫電池（NiMH）所取代，NiMH不僅沒有“記憶效應”，而且每單位重量可多提10％的電量。目前最常用的電池是鋰離子電池（Li-Ion），它也沒有“記憶效應”，與NiMH相比，每單位重量可獲得更多的電量，價格也比NiMH高一倍。在同樣重量下，這三種電池的使用時間比是1：1.2：1.9。
目前筆記本電腦使用的電池主要分三種：1.鎳鉻電池、2.鎳氫電池、3.鋰電池；它們一般表示為：鎳鎘NI-CD、鎳氫NI-MH、鋰電LI。
在購買或是更換筆記本電池的時候，對于很多使用者來說，“電芯”也許是陌生的。首先聲明，電芯和電池是兩個概念。一個電池是由若干個比拇指稍大，圓柱形，高約7，8厘米，電壓為3.6v的小單位組成。他們就是電芯，就像一個個小電池，經過串聯組合，就是我們看到的電池了。接著說說如何來判斷電池是幾芯的：
一個辦法：把電池拔下來看他觸點的個數，有幾個就是幾芯的了。不過這是“大臣”的辦法。我們來看看“曹沖”是怎么“稱象”的：看一看你的電池標稱多少v的，比如14.4v，然后除以3.6得到4，則證明是4節電池串聯一起。然后再看看整塊電池的容量，比如3800mAh，則證明有兩組上面說到的串聯電池組，因為那些小電池容量為1500－2000mAh，甚至更多，必須兩組才能達到3800mAh。根據這兩個判斷，則這個電池是4×2＝8芯的。
筆記本電池的構成
筆記本電池由外殼、電路板和電芯組成，屬于鋰離子電池。一般人們所說的電芯就是指電池內電芯的數量，mAh是指筆記本電池的容量。電路板主要由保護電路（或二次保護電路），以及容量指示電路兩個部分組成，對筆記本電池的充放電及安全性進行管理。
筆記本電池的待機時間主要由mAh值來決定。一般情況下，電芯數越多，mAh值越大，待機時間越長。筆記本電池的壽命主要由充放電次數來衡量，品質合格的產品一般為500-600次。所以，筆記本電池有效使用期為2年以內，過期電池就會老化，待機時間急劇下降而影響筆記本電腦的移動性。
筆記本電池使用技巧
其實，怎樣用好筆記本電池電池，如何延長其使用時間和使用的壽命等問題，無疑是困擾在廣大筆記本電腦用戶心頭的一個難題，筆記本電腦電池的使用方法及技巧有多種，這需要我們在平時使用中多加學習和應用。
（一）快速進入休眠狀態
暫時不使用筆記本電腦時，為節約電池能量，我們可以通過設置電源管理方案，使系統在一段時間后進入休眠狀態，但這或長或短都要等上幾分鐘，有沒有辦法使筆記本電腦系統馬上進入休眠狀態呢？
使筆記本電腦系統快速進入休眠狀態的一個簡便的方法，就是直接關閉顯示屏。按下顯示屏只是舉手之勞，就可以使筆記本電腦馬上進入休眠狀態，有效地節約電池的能量。當需要再次使用的時候，只要打開顯示屏，系統就會自動回到操作前的狀態。
（二）屏幕節電方式
TFT屏幕是筆記本電腦中耗電最大的部件，為了在使用電池的時候減少它消耗的電能，筆記本電腦廠家各出奇謀，不過一般來說都是采用降低屏幕亮度，甚至是關閉屏幕的方法。
在部分筆記本電腦的電源管理設置中可以自定義屏幕的亮度，大多數筆記本電腦可以通過特定的快捷鍵調節屏幕的亮度，一般都有6～8級的亮度調節。
（三）進行節能設置
臺式機使用的是交流電，大多數人對電腦的節能功能未必很重視，但對于需要用到電池來供電的筆記本電腦來說，節能功能的使用就應該受到重視了。電腦硬件如何設計得更節能，這不是用戶要解決的問題。用戶能做的是在電腦設置上有效地使用節能選項。
節能設置有兩處需要用戶進行調節：一是在電腦的BIOS設置程序中有關于節能方式的設置；最重要的是在操作系統中有許多節能設置和操作。微機系統在實際執行時，Windows系統中的節能設置應該優先于CMOS中的設置。
1.BIOS中的節能設置
在CMOS設置中，大都有一項“PowerSavings”，其中可以選擇“MaximumBatteryLife”和“MaximumPerformance”等多個選項。“MaximumBatteryLife”是缺省的節能模式設置。筆記本電腦的節能模式有幾種狀態，如IdleMode空閑模式、StandbyMode待命（等待）模式、SuspendMode懸掛（休眠）模式。筆記本電腦上的這些設置，之所以能夠調節電能消耗，主要是在電腦進入節能狀態后，適時地關閉一些不需使用的系統設備。如在等待狀態時，關閉顯示器和硬盤；進入休眠狀態后，除了關閉顯示器和硬盤外，還可以將內存中的內容保存到硬盤，整個電腦系統基本維系關閉狀態，一旦激活或重新啟動計算機，桌面將精確恢復到休眠前的狀態。在CMOS中的節能設置，主要是設置由IdleMode進入StandbyMode的StandbyTimeout的時間，設置由StandbyMode進入SuspendMode的SuspendTimeout的時間。筆記本電腦使用PhoenixBIOS的居多。不同的BIOS節能設置可能有些不同，應該認真閱讀屏幕提示。
2.Windows中的節能設置對于一般用戶來說，在Windows系統中進行節能管理可能操作更明了簡單一些。Windows的幫助文件中，在“管理硬件和軟件”條目下，有兩項與筆記本電腦節能有關的內容：“管理能耗”和“使用便攜機”中的“管理便攜機上的電源”。在進行Windows節能設置前，應讀一下這些內容。
在Windows的“控制面板”中，單擊“電源管理”，就可以打開“電源管理屬性”對話框。在“電源管理屬性”對話框中，應該將“電源使用方案”設置為“便攜型/膝上型”，并合理安排“系統等待”、“關閉監示器”、“關閉硬盤”等選項。不同的電腦能操縱的選項會有一些差異，新出廠的電腦和最新的軟件會多一些可操作的選項，詳細的設置應該根據電腦本身的功能和Windows幫助文件來進行。
此外，如果你的筆記本電腦內置紅外端口，不用的時候禁止它，也可以延長筆記本電腦電池的使用時間。
（四）報警設置
設置電池電量報警功能可以及時對用戶給予提示以保存信息。方法是點擊打開“控制面版”，雙擊“電源”選項，點“警報”菜單欄，“電池不足警報”欄Windows98默認為10%，“電池嚴重短缺警報”欄Windows98默認為3%，可根據需要進行適當的修改。點擊兩者的[警報響應]按鈕，把“聲音警報”和“顯示消息”都選中，“電力水平”可不選。這樣當電池用到報警界限時，會自動跳出一個警告窗口，并且蜂鳴器發出報警聲，以提示使用者及時保存信息。最后點擊[確定]按鈕退出電源管理設定。
（五）開啟節能功
能在“延長筆記本電池的使用時間技術”一段中我們已介紹過，節能功能是一項CPU使用的技術，它可以讓會讓筆記本電腦的性能發揮與其電池使用時間之間達到最佳的平衡。大多數新型號的筆記本電腦在BIOS中都對CPU的節能技術給予了支持，默認狀態下是開啟的，如果沒有開啟只要進入BIOS將支持選項打開就OK了。
（六）使用第三方軟件
監測電池的使用狀態除了Windows內置的電源管理功能外，還有不少工具程序可監測電池的使用狀態。例如PowerCenter是一個電源監測工具，可免費下載（http：／／meMBers.xoom.com／TimothyBug／powercenter／index.htm）。只有800KB，是一個專為筆記本電腦服務的軟件。PowerCenter除了顯示電池量百分比外，還以時和分顯示實際可使用的時間。
PowerCenter共有3種顯示方式。
（1）FullDisplay：在打開的窗口內顯示詳細資料，包括使用電池還是交流電、電池剩余的百分比及可供使用的時間等。
（2）CompactDisplay：在使用中總是在窗口頂部顯示。
（3）MinimizeDisplay：使PowerCenter縮小到Windows的任務欄中，顯示的信息相對簡單。
PowerCenter還附設有一個控制中心，最多可以做出6種警告提示。當電池—下降至某個程度時，向用戶及時提出警告，保存正在處理的文件。為了不浪費電力及CPU的資源，PowerCenter自動檢測電池狀態的變化。
（七）故意用光電池
定期用光電池，以確保進行完全充電。若需要完全用光電池中的電能，具體做法是：在PowerManagement對話框中，選擇BatteryDrain這種特定電源模式，將其所有的三個RunningonBatteries選項均設置為Never，這樣筆記本是電腦就會持續運行。選擇該模式，然后進入Alarms選項卡，取消對LowBattery和CriticalBattery警告復選框的選中標記（這樣，當電池電力不足時，機器不會進入暫停狀態）。接下來，讓計算機運行大量占用CPU時間的任務，例如電腦自動運行一些計算復雜的3D演示程序，這樣很快就能用完電池中剩余的電能，當然進行這些處置時別忘了要拔掉交流電插頭。
