当前使用的电源大体可分为三类：通用型电源，如线性电源等；快速电源，多为开关电源及与电池特性接近的第三类电源，即虚拟电池电源。本文介绍了针对这三类电源的手机测试技巧。

图1 通用型电源性能(略)


通用型线性电源

图1给出了通用型线性电源性能示意图，在负载电流变化很快时，电源的输出不能及时响应，输出电压下降导致失调。解决这种失调可以采用在负载端并联大电容的方法（如图2所示），但该方法会导致测量误差增大，不利于功率校准。

图2 简单的失调解决方案 (略)

开关电源

开关电源解决了快速响应问题，弥补了线性电源的不足。通过在前端加入特殊滤波阵列的方法，使输出纹波达到线性电源水平。

在测量电流时，可以通过设置触发电平，利用积分型高分辨率A/D转换器测量高、低脉冲时的电流及平均电流。对于现代手机的深睡眠（待机状态下）的功耗，则可以采用长积分方法（如图3所示），避免了传统逐点测量方法误差较大的缺点。长积分的时间常数应设置成睡眠周期的整数倍，以更好地改善纹波和噪声影响。

图3 长周期积分测量方法(略)

虚拟电池电源

相对于开关电源，虚拟电池电源的工作原理变化不大，但输出带宽有了很大提升。如，Keithley产品的电源闭环带宽可达2GHz，因此失调电压和失调时间均得到很大改善。此外，Keithley电源提供了两个通道：高性能电池通道及充电通道，可进行高阻抗负载频率补偿，实现变输出阻抗，即模拟真正的电池。

图4 电池的电路模型(略)

利用虚拟内阻电源进行手机校准

由于实际电池都有一定的内阻，而在手机的两种工作状态（待机和发射信号）下，其工作电流有很大差别，因此校准手机时需考虑电池内阻的影响。

Keithley 2306允许设定电源电压及输出电阻，因此可以很好地模拟实际电池特性。图5给出了使用双通道2306进行手机校准的示意图。此外在2306的每个通道上还包含一个DVM模块（如图6所示），它与通道电源是独立的，可用于基带测试时端点电压的指示。

图5 使用2306进行手机校准(略)

图6 2306 DVM模块(略)

图7和图8给出了不同电池的放电特性。从图中可以看出，放电曲线有两个拐点，在电量即将耗尽时，内阻会突然增大，导致电池端电压大幅下降。

图7 电池放电特性(略)

图8 电池放电时的内阻特性(略)

对于手机电源而言，需提高它的反馈带宽，而反馈带宽的提高可能会带来新的应用上的问题。在宽带宽应用中，电源输出端的引线采用了由两对双绞线组成的四线制，双绞线可以消除电磁感应干扰，而四线制则为了减弱引线电阻影响。

图9 理想负载 情况下的 测试原理(略)

引线可以等效成电容、电阻或电感，因此对电源来说，负载是一个具有分布参数的非纯阻状态，这与图9所示的负载不同。实际负载总是有一些RC参数（如图10所示），会导致系统的增益和相位变化，甚至引入零极点，从而导致电源反馈改变，因此输出只有在一定的带宽内才能趋于稳定。

图10 实际的负载情况(略)

对于分布参数的影响，可以引入两个参数进行衡量，即f0和Q值。在分布参数L、C相对较小时，其振荡频点f0在系统的稳定带宽之外，对系统的稳定性影响不大。此时可以选择Q值较大（即增益较大）的负载，使系统反应更加灵敏；而当分布参数相对较大时，f0可能落在系统稳定带宽内，引起电源振荡。为了减小电源振荡，应尽量选择Q值较小的负载，以保证电源的稳定性。

一般来说可以通过增加输出端引线电阻的方法使Q值下降，而通过频率补偿改善相位也可使系统趋于稳定。前者是以牺牲增益为代价，而后者则降低了系统带宽。

综上所述，为了解决带宽增大带来的问题，在测量时应尽量采用低感抗（10Ω）电缆，并减少长度。在负载端并联电阻也可以改善负载阻抗情况，此外也可以使用频率补偿的方法使电源稳定。

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问答选编

问: 如何评估手机电源性能的好坏？它的主要参数有 哪些？

答：主要参数包括：开机电流、关机电流、待机电流、功 放 能耗和效率、A/D校准、背景和键盘灯电流、振 子电流等。评估电源的好坏，主要考察两个部分： 电 池和电源模块。

问：要测试的手机电源是单指锂电池还是包括电池在 内的电源管理和电源变换？

答：是指手机的整个电源部分。

问： 2302和普通的直流电源相比，有哪些突出特性？ 它的纹波系数如何？

答：突出特性主要是负载失调响应，其纹波和线性电源 相同。

问：快速响应电源的响应速度有多快？它对应用有何 影响？

答： 2306反馈带宽为2MHz，可能会影响功率校准及开 关频谱等。

问：电源的纹波如何测试？

答：通常用数字示波器观察，Keithley 2001 DMM也能测 试电源纹波信号噪声的大小。

问：电 池的内阻是变化的，它对测量的精度有多大影 响？

答：如 果内阻为0.3Ω，输出电流1A，则对于测量精度， 应有0.3V的误差影响。

问：2302和2306适合仿真哪几类电池？价格如何？

答：2302、2306适用于当前的镍氢和锂电池等；价格因 测试需求而不同。

问：什么是虚拟电池？是否能替代电池？

答：虚拟电池接近电池性能，测试时能替代电池。

问：如何对电池的容量进行测量？充放电的快慢对电 池的性能和寿命有影响吗？

答：电池容量的测量主要考察充电电流及充电时间；快 慢 充放电对电池的性能和寿命均有影响，会缩减电 池 寿 命。

问：手机用电源的特点是什么？

答：能够快速响应手机在功率变化时的负载变化；能够 可变输出阻抗，模拟电池内阻；能够进行脉冲电流 和小电流测试。

问：如何对手机在待机状态下进行电流测试？是在公 网的条件下进行吗？采用怎样的仪表？

答：使用综合测试仪比较准确，而后估算公网。

问：手机电源测试能否对手机的电源管理功能进行测 试或评估？需要增加哪些配件？

答：手机电源测试能够对手机的电源管理功能进行评 估，如，2306。

问：什么是电子负载？主要性能指标是什么？

答：电子负载可以看成一种能够工作在恒定电压、恒定 电 流及恒定电阻模式下的，具有自动调节能力并且 可 以编程控制的电子装置 ，请到www.elgar.com查 看相 关产品。主要性能指标是指各种模式下的电 压、电流指标及控制能力。