在移動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電池的工作時(shí)間是一項(xiàng)重要的因素。許多移動(dòng)設(shè)備都加入了更多的功能，這些新增的功能會(huì)快速地縮短運(yùn)行時(shí)間。工程師必須利用復(fù)雜的電源管理方案，以便使電池獲得最長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。

工程師需要運(yùn)用電池消耗分析來(lái)評(píng)估電池運(yùn)行時(shí)間，這種分析需要分別在單獨(dú)及整合在系統(tǒng)之中這兩種情況下來(lái)描述設(shè)備、固件/軟件及其子電路。分析技術(shù)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(shè)計(jì)權(quán)衡，以盡量延長(zhǎng)電池壽命。

大多數(shù)電源管理系統(tǒng)都是通過在亞毫秒時(shí)間尺度上使沒有在活躍使用中的子系統(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)來(lái)節(jié)省電池能量的。其結(jié)果是，設(shè)備在不到1s內(nèi)發(fā)生的開/關(guān)事件中具有快速變化的電流。例如，GSM手機(jī)在傳輸時(shí)可以具有560μs,2A的脈沖，接著當(dāng)處于待機(jī)模式下，在睡眠周期中電流水平可能會(huì)跌落到毫安級(jí)。

驗(yàn)證電池時(shí)間驗(yàn)證

電池工作時(shí)間的一種方法是使用電壓跌落測(cè)試，使用一塊充滿電的電池來(lái)給待驗(yàn)證的、處于工作模式下的待測(cè)設(shè)備（DUT）供電，直到電池沒電。這種測(cè)試可能相對(duì)比較耗時(shí)間，因?yàn)樗枰窟^程運(yùn)行完成來(lái)確定電壓關(guān)閉點(diǎn)，以確定工作時(shí)間。同樣，其結(jié)果依賴于電池的初始狀態(tài)，而后者可能會(huì)千差萬(wàn)別。

另一種方法是執(zhí)行電流消耗測(cè)量，它能為工作時(shí)間測(cè)量提供更高的可信度。DUT被置于待評(píng)估的工作模式下運(yùn)行一小段時(shí)間，并測(cè)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(cè)得的電流消耗來(lái)計(jì)算出工作時(shí)間。使用這種方法，設(shè)計(jì)師無(wú)須等待電池充分放電就能確定出運(yùn)行時(shí)間。

測(cè)量考慮因素

電池消耗分析中使用的電源必須獨(dú)立于電池來(lái)描述DUT。電源必須有快速的響應(yīng)，以盡量減小DUT在切換模式或傳輸脈沖時(shí)所具有的快速回轉(zhuǎn)電流脈沖所造成的瞬態(tài)電壓跌落。

許多通用電源在這些條件下可能會(huì)出現(xiàn)高達(dá)1V的瞬態(tài)跌落，所以應(yīng)該使用能夠容忍這些條件而不出現(xiàn)電壓下降的專用電源（有時(shí)稱為電池仿真電源）。

從電池流向移動(dòng)設(shè)備的快速變化的電流波形提出了兩項(xiàng)測(cè)量難題：范圍和速度。首先，電流的動(dòng)態(tài)范圍可能會(huì)超過1000:1，甚至1000000:1。全功率活動(dòng)電流位于1～3A的量級(jí)，而低睡眠模式等級(jí)的電流位于數(shù)十微安的量級(jí)，所以待測(cè)電流的范圍給電流轉(zhuǎn)換器的選擇提出了一項(xiàng)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(cè)量最小電流，那么在大電流事件中就會(huì)在分流器兩端出現(xiàn)大的電壓降幅，而這將給電路帶來(lái)不可承受的電壓負(fù)擔(dān)。如果分流器的大小適合于測(cè)量大電流，那么當(dāng)微安級(jí)電流流過時(shí)，就極有可能沒有足夠大的電壓可供測(cè)量。通過配備幾種分流器用于不同電流大小的測(cè)量，工程師可以解決信號(hào)級(jí)的問題，但這時(shí)切換分流器就意味著中斷測(cè)量。

就測(cè)量速度而言，用于測(cè)量電流分流器電壓和移動(dòng)設(shè)備偏置電壓的數(shù)字化儀應(yīng)該具有50kHz或更快的采樣率，以便捕獲亞毫秒級(jí)脈沖，后者是復(fù)雜的電源管理方案的特征。

簡(jiǎn)化復(fù)雜的分析

像3G這樣的通信系統(tǒng)采用復(fù)雜的調(diào)制格式，其特征是傳輸較高的數(shù)據(jù)率時(shí)所需的高階幅度調(diào)制。從時(shí)域上看，生成的電流消耗波形是復(fù)雜而隨機(jī)的。

當(dāng)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)運(yùn)行并進(jìn)行不同的操作時(shí)，使用3個(gè)數(shù)據(jù)通道進(jìn)行傳輸?shù)囊慌_(tái)cdma2000手機(jī)的射頻功率放大器的電流消耗-時(shí)間圖變得復(fù)雜而不可預(yù)測(cè)。對(duì)于電池工作時(shí)間測(cè)試而言，這種情況很常見，并且難以觀察到更改電流消耗設(shè)計(jì)的效果。

通過查看被抽取電流大小的統(tǒng)計(jì)分布，設(shè)計(jì)人員可以快速地看到設(shè)備在每種電流狀態(tài)中工作的頻繁程度。對(duì)于不同設(shè)計(jì)方案，比較這些CCDF圖形，就可以看出設(shè)備何時(shí)消耗更多的能量（也就是說(shuō)，在大電流狀態(tài)下其時(shí)間的比例增加），或者何時(shí)消耗更少的能量（也就是說(shuō)，在小電流狀態(tài)下其時(shí)間的比例增加）。因此，工程師就可以評(píng)估出何時(shí)設(shè)計(jì)更好（需要較少的能量）或者找出設(shè)計(jì)缺陷（出人意料的需要更多能量）。

現(xiàn)成的解決方案

幾家測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商所生產(chǎn)的產(chǎn)品可處理目標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)的不同部分。一些供應(yīng)商所提供的電源可以在抽取快速電流脈沖時(shí)提供穩(wěn)定的、類似于電池的輸出。

入門級(jí)解決方案是安捷倫科技公司的移動(dòng)通信直流源66300系列。這一系列是特別定制的，用于給移動(dòng)設(shè)備供電并同時(shí)測(cè)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(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)，可以為設(shè)備的活動(dòng)、待機(jī)和關(guān)閉模式提供準(zhǔn)確的電流測(cè)量。

這種直流源及其配套的交鑰匙軟件可以使用戶在無(wú)須任何編程的情況下，以類似于示波器的視圖、數(shù)據(jù)記錄儀視圖并在CCDF圖表上看到它們的電流波形。如果對(duì)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(duì)臺(tái)式機(jī)的優(yōu)勢(shì)之一，它可以極大地方便在各種環(huán)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(yīng)，每次充電前必須放電，使用起來(lái)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(yīng)，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(yīng)，與NiMH相比，每單位重量可獲得更多的電量，價(jià)格也比NiMH高一倍。在同樣重量下，這三種電池的使用時(shí)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(gòu)買或是更換筆記本電池的時(shí)候，對(duì)于很多使用者來(lái)說(shuō)，電芯也許是陌生的。首先聲明，電芯和電池是兩個(gè)概念。一個(gè)電池是由若干個(gè)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(gè)個(gè)小電池，經(jīng)過串聯(lián)組合，就是我們看到的電池了。接著說(shuō)說(shuō)如何來(lái)判斷電池是幾芯的：

一個(gè)辦法：把電池拔下來(lái)看他觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)，有幾個(gè)就是幾芯的了。不過這是大臣的辦法。我們來(lái)看看曹沖是怎么稱象的：看一看你的電池標(biāo)稱多少v的，比如14.4v，然后除以3.6得到4，則證明是4節(jié)電池串聯(lián)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(shuō)到的串聯(lián)電池組，因?yàn)槟切┬‰姵厝萘繛?500－2000mAh，甚至更多，必須兩組才能達(dá)到3800mAh。根據(jù)這兩個(gè)判斷，則這個(gè)電池是4×2＝8芯的。

筆記本電池的構(gòu)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(shuō)的電芯就是指電池內(nèi)電芯的數(shù)量，mAh是指筆記本電池的容量。電路板主要由保護(hù)電路（或二次保護(hù)電路），以及容量指示電路兩個(gè)部分組成，對(duì)筆記本電池的充放電及安全性進(jìn)行管理。

筆記本電池的待機(jī)時(shí)間主要由mAh值來(lái)決定。一般情況下，電芯數(shù)越多，mAh值越大，待機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)。筆記本電池的壽命主要由充放電次數(shù)來(lái)衡量，品質(zhì)合格的產(chǎn)品一般為500-600次。所以，筆記本電池有效使用期為2年以內(nèi)，過期電池就會(huì)老化，待機(jī)時(shí)間急劇下降而影響筆記本電腦的移動(dòng)性。

筆記本電池使用技巧

其實(shí)，怎樣用好筆記本電池電池，如何延長(zhǎng)其使用時(shí)間和使用的壽命等問題，無(wú)疑是困擾在廣大筆記本電腦用戶心頭的一個(gè)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?cè)谄綍r(shí)使用中多加學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

（一）快速進(jìn)入休眠狀態(tài)

暫時(shí)不使用筆記本電腦時(shí)，為節(jié)約電池能量，我們可以通過設(shè)置電源管理方案，使系統(tǒng)在一段時(shí)間后進(jìn)入休眠狀態(tài)，但這或長(zhǎng)或短都要等上幾分鐘，有沒有辦法使筆記本電腦系統(tǒng)馬上進(jìn)入休眠狀態(tài)呢？

使筆記本電腦系統(tǒng)快速進(jìn)入休眠狀態(tài)的一個(gè)簡(jiǎn)便的方法，就是直接關(guān)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(jìn)入休眠狀態(tài)，有效地節(jié)約電池的能量。當(dāng)需要再次使用的時(shí)候，只要打開顯示屏，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)回到操作前的狀態(tài)。

（二）屏幕節(jié)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(shí)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(lái)說(shuō)都是采用降低屏幕亮度，甚至是關(guān)閉屏幕的方法。

在部分筆記本電腦的電源管理設(shè)置中可以自定義屏幕的亮度，大多數(shù)筆記本電腦可以通過特定的快捷鍵調(diào)節(jié)屏幕的亮度，一般都有6～8級(jí)的亮度調(diào)節(jié)。

（三）進(jìn)行節(jié)能設(shè)置

臺(tái)式機(jī)使用的是交流電，大多數(shù)人對(duì)電腦的節(jié)能功能未必很重視，但對(duì)于需要用到電池來(lái)供電的筆記本電腦來(lái)說(shuō)，節(jié)能功能的使用就應(yīng)該受到重視了。電腦硬件如何設(shè)計(jì)得更節(jié)能，這不是用戶要解決的問題。用戶能做的是在電腦設(shè)置上有效地使用節(jié)能選項(xiàng)。

節(jié)能設(shè)置有兩處需要用戶進(jìn)行調(diào)節(jié)：一是在電腦的BIOS設(shè)置程序中有關(guān)于節(jié)能方式的設(shè)置；最重要的是在操作系統(tǒng)中有許多節(jié)能設(shè)置和操作。微機(jī)系統(tǒng)在實(shí)際執(zhí)行時(shí)，Windows系統(tǒng)中的節(jié)能設(shè)置應(yīng)該優(yōu)先于CMOS中的設(shè)置。

1.BIOS中的節(jié)能設(shè)置

在CMOS設(shè)置中，大都有一項(xiàng)PowerSavings，其中可以選擇MaximumBatteryLife和MaximumPerformance等多個(gè)選項(xiàng)。MaximumBatteryLife是缺省的節(jié)能模式設(shè)置。筆記本電腦的節(jié)能模式有幾種狀態(tài)，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(shè)置，之所以能夠調(diào)節(jié)電能消耗，主要是在電腦進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)后，適時(shí)地關(guān)閉一些不需使用的系統(tǒng)設(shè)備。如在等待狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉顯示器和硬盤；進(jìn)入休眠狀態(tài)后，除了關(guān)閉顯示器和硬盤外，還可以將內(nèi)存中的內(nèi)容保存到硬盤，整個(gè)電腦系統(tǒng)基本維系關(guān)閉狀態(tài)，一旦激活或重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，桌面將精確恢復(fù)到休眠前的狀態(tài)。在CMOS中的節(jié)能設(shè)置，主要是設(shè)置由IdleMode進(jìn)入StandbyMode的StandbyTimeout的時(shí)間，設(shè)置由StandbyMode進(jìn)入SuspendMode的SuspendTimeout的時(shí)間。筆記本電腦使用PhoenixBIOS的居多。不同的BIOS節(jié)能設(shè)置可能有些不同，應(yīng)該認(rèn)真閱讀屏幕提示。

2.Windows中的節(jié)能設(shè)置對(duì)于一般用戶來(lái)說(shuō)，在Windows系統(tǒng)中進(jìn)行節(jié)能管理可能操作更明了簡(jiǎn)單一些。Windows的幫助文件中，在管理硬件和軟件條目下，有兩項(xiàng)與筆記本電腦節(jié)能有關(guān)的內(nèi)容：管理能耗和使用便攜機(jī)中的管理便攜機(jī)上的電源。在進(jìn)行Windows節(jié)能設(shè)置前，應(yīng)讀一下這些內(nèi)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(duì)話框。在電源管理屬性對(duì)話框中，應(yīng)該將電源使用方案設(shè)置為便攜型/膝上型，并合理安排系統(tǒng)等待、關(guān)閉監(jiān)示器、關(guān)閉硬盤等選項(xiàng)。不同的電腦能操縱的選項(xiàng)會(huì)有一些差異，新出廠的電腦和最新的軟件會(huì)多一些可操作的選項(xiàng)，詳細(xì)的設(shè)置應(yīng)該根據(jù)電腦本身的功能和Windows幫助文件來(lái)進(jìn)行。

此外，如果你的筆記本電腦內(nèi)置紅外端口，不用的時(shí)候禁止它，也可以延長(zhǎng)筆記本電腦電池的使用時(shí)間。

（四）報(bào)警設(shè)置

設(shè)置電池電量報(bào)警功能可以及時(shí)對(duì)用戶給予提示以保存信息。方法是點(diǎn)擊打開控制面版，雙擊電源選項(xiàng)，點(diǎn)警報(bào)菜單欄，電池不足警報(bào)欄Windows98默認(rèn)為10%，電池嚴(yán)重短缺警報(bào)欄Windows98默認(rèn)為3%，可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?。點(diǎn)擊兩者的[警報(bào)響應(yīng)]按鈕，把聲音警報(bào)和顯示消息都選中，電力水平可不選。這樣當(dāng)電池用到報(bào)警界限時(shí)，會(huì)自動(dòng)跳出一個(gè)警告窗口，并且蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，以提示使用者及時(shí)保存信息。最后點(diǎn)擊[確定]按鈕退出電源管理設(shè)定。