智能手機的耗電特征及耗電量測試的兩種方法解析

文章陳述了手機發(fā)展趨勢及耗電特性，集中討論了時下最為關(guān)心的智能手機耗電問題，并介紹了測量手機軟件耗電量的兩種方法。此外還解釋了為何運營商此前會提出收取微信的費用，心跳機制是什么。

美國著名手機公司Palm的CEO JonRubinstein曾經(jīng)說過：“手機未來的發(fā)展取決于兩個因數(shù)，一是手機的數(shù)據(jù)傳輸速度；二就是手機待機時長。”

為什么手機待機時長如此重要呢？

現(xiàn)在，手機上網(wǎng)速度已經(jīng)有很大的提升，而且還在馬不停蹄的發(fā)展4G，5G.4G網(wǎng)絡(luò)可以將手機的上網(wǎng)速度提高到100Mbps以上，簡單的說，下載一首歌曲不用1秒鐘，下載一部電影不到1分鐘?，F(xiàn)在正在制定和規(guī)劃的5G網(wǎng)絡(luò)，通過手機上網(wǎng)的速度甚至可以達到1Gbps.所以可以想象，在數(shù)據(jù)速度不再受到限制的情況下，“智能手機”結(jié)合各種應(yīng)用軟件以及“云”計算，未來的手機將成為真正的“移動終端”。手機身份證，手機銀行，手機錢包、手機交通卡，手機導(dǎo)航，手機智能駕駛……，所有的事情都使用這個“手機”通過網(wǎng)絡(luò)完成。

當(dāng)“手機”已經(jīng)變成了你時時刻刻都離不開“終端”，手機沒電是不是非常致命？

導(dǎo)致手機的待機時間短的原因比較復(fù)雜，包括手機待機狀態(tài)功耗，通話時間，上網(wǎng)時間，無線信號強弱，GPS導(dǎo)航，顯示屏亮度，各種軟件后臺運行，電池容量大小等都會影響待機時間。通常我們最關(guān)心的是手機從上一次充電到手機自動關(guān)機或提示電量不足的時間長短。

要全面分析和優(yōu)化手機的待機時長，手機、電池、充電管理一個都不能少，暫且讓我們稱它們是“手機三件套”吧。那就讓我們從手機的耗電特性開始！

智能手機越來越普及，硬件處理能力越來越強，支持的軟件應(yīng)用越來越多。

我們不免也有另一種擔(dān)心，現(xiàn)在的智能手機的待機時間已經(jīng)是一個短板，未來的智能手機待機時間變得更加短呢？

從理論上來說，更大的顯示屏、更多核的處理器、更多樣化的無線連接技術(shù)等肯定會增加手機的耗電量。同時，手機的功能也越來越多，手機使用的頻率也會越來越頻繁，因此對手機的耗電性能進行優(yōu)化和管理也變得更加重要。譬如在不操作手機時更快的進入休眠，采用脈沖形式發(fā)射無線信號，非連續(xù)接收及非連續(xù)發(fā)射等。

為了優(yōu)化和改善手機的耗電，就必須先了解手機耗電的特征或發(fā)現(xiàn)手機存在哪些耗電性能上的缺陷，做到有的放矢。

手機耗電的特征可以歸納為以下幾個方面：

a）關(guān)機漏電流：～10 to 100nA

b）休眠電流： ~100μA to 10mA

c）待機電流： ~5 to 50 mA

d）接收狀態(tài)： ~100 to 300 mA（脈沖）

e）發(fā)射狀態(tài)： ~1 to 2.5 A（脈沖）

f）應(yīng)用軟件運行：~100mA to 2A

上圖是GPRS手機發(fā)射Tx和接收Rx的電流波形：

a）發(fā)射TX電流脈沖為0.58 ms，電流2.02A；

b）接收RX電流脈沖為1.2ms，電流143 mA

c）連續(xù)發(fā)射Tx電流脈沖間隔為4.6 ms；

d）空閑Idle狀態(tài)的電流為1mA.

上圖是手機從Idle到顯示屏點亮，再到撥號打電話過程的電流波形；在顯示打開且手機發(fā)射的位置，電流時二者疊加的組合電流。

如上圖需要測試手機通話時長，要持續(xù)4個小時連續(xù)記錄電流、電壓的變化，分析通話過程消耗的電量（843mAh），而且還需要準確測量脈沖電流，往往變得非常困難。