功耗调试之调试前准备

功耗调试之调试前准备

     2014年12月17日

导航制导与控制实验室

一、基本的概念

什么是功耗测试？

功耗测试是指通过使用各种工具（主要是示波器、电流表、电压表）对设备的各种功耗状态下的各个模块的电流进行测量，再对测量结果进行分析，找出不合理的模块，修改硬件或者软件后再测量，以尽可能的降低整板的功耗，延长电池的使用时长。

为什么要使用测量电流的方式来代表功耗情况呢？

电功为W=Pt=UIt，其中W为电功，P为功率，t为时间，U为电压，I为电流。在电压稳定的情况下，我们可以用电流来反映功率的大小，其中It的单位可以看成是Ah。而锂电池的容量单位一般是mAh，也就是毫安时，比如手机电池一般在1800mAh，平板电脑一般在3500mAh。为什么用mAh来代表容量呢？我们知道锂电池的电压值变化是很小的，一般在3.7V到4.2V之间，也就是500mV，因此我们这里可以拿这里拿4000mAh的电池来说，如果电池以400mA的电流放电的话，那么该电池能够使用10h。使用mAh，更能反映出电池的使用时间。

二、功耗调试的目的

1、获取设备各个状态下的功耗数据，用来计算电池的待机时间；

2、降低设备的功耗，最终降低设备产生的余热和待机时长；

3、及时发现硬件、软件设计中存在的问题和缺陷，同时还可以观测设备电流的波动情况，用以确定设备是否稳定；

4、对技术人员（刚入门）来说，不仅是一个考验，更是一个难得学习机会；

三、可能会用到的测试工具

a)示波器

主要使用数字示波器以及电流探头测量各个模块的电流情况。需要测量的数据有各路电流的最大值、最小值、平均值。平均值是功耗调试的重点，而最大值、最小值对于整板的稳定性是特别重要的。

比如说A板处理器端电流最大值是600mA，最小值是100mA，平均值是200mA，而同样的B板最大值为400mA，最小值为150mA，平均值也是200mA，这两块板子B板肯定会比A板要稳定，这就是为什么还要加上最大值、最小值的原因。

注意：如果测量的平均值波动太大，最好将每格的时间调的长一点，一般来说，测量视频播放、游戏时的功耗最好将每格的周期调到400ms，因为这样平均值变化的幅度会小一点。

b)万用表

FLUK万用表没什么好说的，简单易用，测量电流、电压、电阻都是毫无疑问的准确。一般我们在测量关机和休眠状态下的功耗时才用FLUK表。

需要强调的是选择的量程要尽可能符合要求，量程越小越好，但是测量值不能超过量程。

用于测量休眠和关机时的功耗，因为休眠和关机的时的功耗，用示波器的电流探头测量的误差太大，而在正常运行时，示波器的电流探头测量的值是比较准确的。

c)电压表

用于测量各个模块的供电情况，比如：设备的供电电压是3.3V，当进入休眠时，该电压就应该是0V，如果测量的值时0.8V，那么就说明有漏电的地方。这在检测某个模块是否漏电，是特别重要的一种方法。

d)稳压源

功耗调试尽量不要使用电池，使用稳压源最好，设置电压为4V，这么做会消除电池内阻对测量造成的误差。