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[導讀]手機充電的實際過程是什么樣子?請注意,我說的是“手機充電”而不是“電池充電”,這兩個可是很不相同的概念。DM3068不是一臺只能看看讀數(shù)的數(shù)字萬用表,它的采樣率最高可以達到10K個讀數(shù)每秒,

手機充電的實際過程是什么樣子?請注意,我說的是“手機充電”而不是“電池充電”,這兩個可是很不相同的概念。DM3068不是一臺只能看看讀數(shù)的數(shù)字萬用表,它的采樣率最高可以達到10K個讀數(shù)每秒,它還采用了LCD顯示屏,能以圖形化方式繪出電壓,電流等參數(shù)的測量結果,可以作為一臺數(shù)據(jù)采集器或者波形記錄儀來使用,如圖1所示。

圖1:DM3068可以繪出電壓,電流等的變化波形

既然如此,我們不妨就利用DM3068的這些特性來快速采集一下,看看我的手機充電的實際過程是什么樣子。一切準備就緒,將我的三星NOTE2手機接到標配的充電器(5V/2A),手機開始充電。此時看到DM3068被觸發(fā),馬上開始采集數(shù)據(jù),同時在LCD的屏幕上逐步繪出了采集到的電流的波形,如圖2所示。

從圖2可以看到,充電起始階段,電流有4次脈沖式的變化(后來也測試過其他幾個手機,發(fā)現(xiàn)并不是所有的手機都會有這樣的動作)。想必是我的手機內(nèi)部的電源管理芯片在進行檢測,通過幾次嘗試,不但要檢測和判斷外接的充電設備能提供的充電電流的大小,還要檢測內(nèi)部電池的狀況,最終決定應該采用何種方式對手機內(nèi)部的電池進行充電。

圖2:對手機充電開始階段進行采集的結果

如果對手機充電起始階段的幾個脈沖式的躍變進行詳細觀察,可以看到如圖3所示的電流波形,充電器輸出的電流在手機內(nèi)部電源管理芯片的控制下呈臺階狀遞增,然后又遞減,如此循環(huán)4次,最終以一個穩(wěn)定的電流值進行“恒流”充電。

圖3:充電起始階段電流的變化波形

作為手機里普遍采用的充電電池通常為聚合物鋰離子電池(Polymer Lithium-Ion Battery, 簡稱為PLB),單體電池的工作電壓可以達到3.6v~3.8v,正常使用其循環(huán)壽命可以達到500 次以上。我們測試的不是手機內(nèi)部對電池的實際充電情況,而是為手機提供充電電能的外部充電器的實際輸出情況,要注意,它輸出的電能,不只是要用于對手機內(nèi)部的電池的進行充電,還可能會用于對手機電路的供電,我們監(jiān)測的是它的總輸出的情況。通過接下來的測試,我們可以了解到手機在不同的工作狀態(tài)下的對外部充電設備的電能的實際需求情況。

接下來我們就對手機的充電過程進行長時間的采集和觀察。此時我的手機顯示的電池余量是60%,接到原裝的充電器進行充電測試。在充電過程中,我將對手機進行不同的操作,以便觀察在相應的狀態(tài)下手機充電電流的變化情況:

1)打開手機的WLAN,然后關閉手機屏幕顯示:看到此時的充電電流波形有周期性的尖峰波動,波動的幅度大概有~100mA,如圖4中屏幕右側波形所示:

圖4:充電電流的波形變化

2)打開手機的WLAN,打開手機屏幕顯示:此時的充電電流明顯變大,如圖5中屏幕右側波形所示:

圖5:充電電流的波形變化

3)關閉手機的WLAN,關閉屏幕顯示時的充電波形,能看到充電電流明顯變小,波動也變小,如圖6中屏幕右側的波形所示:

圖6:充電電流的波形變化

4)打電話時的充電電流波形,電流明顯升高,如圖7中屏幕右側波形所示:

圖7:充電電流的波形變化

從上面的幾個測試可以看到:手機在打開WLAN時,打電話時,屏幕打開時的充電電流都會變大,電流的波動也會變大。

5)當前手機顯示的電池余量是80%,關掉手機繼續(xù)進行充電,可以看到充電電流先跌落至很小,然后又迅速升高,以一個相對平穩(wěn)的電流進行充電,電流的波動很小,如圖8中屏幕右側波形所示:

圖8:充電電流的波形變化

6)關機充電,速度明顯加快。隨著手機的電池逐漸被充滿,充電電流也逐步降低,但每隔幾十秒會升高一下,手機即使在關機狀態(tài)下也似乎在做著一些事情,如圖9所示:

圖9:充電電流的波形變化

7)手機重新開機,在開機過程中充電電流變化很大,經(jīng)過一段時間后相對平穩(wěn)下來,電流變化的波形如圖10所示:

圖10:充電電流的波形變化

8)手機的WLAN,3G,屏幕都處于關閉狀態(tài),繼續(xù)充電時的波形,相對穩(wěn)定,如圖11中的右側波形的前半段;

手機的WLAN,3G都處于關閉狀態(tài),打開屏幕顯示,打開拍照功能,繼續(xù)充電,如圖11中的右側波形的末段,電流升高:

圖11:充電電流的波形變化

9)手機的3G處于關閉狀態(tài),打開WLAN,下載并播放視頻,繼續(xù)充電時的波形,如圖12中的右側波形的高低起伏段:

圖12:充電電流的波形變化

10)手機的WLAN,3G,屏幕都處于關閉狀態(tài),繼續(xù)充電,過了一段時間后,打開屏幕看一下電池余量,出現(xiàn)了如圖13右側波形上的一個尖峰,此時手機屏幕上顯示電池100%,DM3068顯示的當前充電電流是279.6 mA,還在緩慢充電中。

圖13:充電電流的波形變化

11)圖14中屏幕的右側波形的兩個峰皆為打開手機屏幕時的充電電流。此時手機的充電提示燈已由紅變綠,DM3068顯示的充電電流只有187mA, 充電可以結束了。屏幕左側的波形為由DM3068所記錄的整個充電過程中充電電流的變化波形:能夠清楚地看到充電電流整體呈現(xiàn)出遞減的趨勢,但在充電過程中,由于打開WLAN,打電話,下載播放視頻等操作,都會使得充電電流明顯增大。邊充電邊玩兒手機,手機會有發(fā)燙的現(xiàn)象,通過這個實測,大家也應該了解其中的原因了。

圖14:整個充電過程的電流波形的變化

DM3068還提供了把記錄的數(shù)據(jù)導出的功能,我將記錄的數(shù)據(jù)導出為CSV文件,存儲的U盤上,通過EXCEL軟件調(diào)用這個文件,可以詳細觀察記錄的數(shù)據(jù),還可以進行繪圖顯示,如圖15所示。

圖15:導出記錄數(shù)據(jù)作進一步分析

通過以上的實測,把DM3068數(shù)字萬用表當作一臺數(shù)據(jù)采集器/波形記錄儀來使用,詳細地監(jiān)測并記錄了在手機的不同的工作狀態(tài)下,外部充電器為我的手機提供供電的整個過程中電流的變化情況。我的手機在充電的起始階段進行了充電器的識別,然后根據(jù)內(nèi)部情況決定了所需的充電電流的大小,它需要的外部充電器提供的電流最大峰值達到了~ 1.6A。

新型的數(shù)字萬用表不只是能給出測量值,DM3068具有的這些測量和顯示的功能對于手機,手機充電設備以及手機充電電池的研發(fā)和生產(chǎn)測試都是一種很直觀的測量方法。

其實不只是這個領域,這種波形記錄功能可廣泛用于任何與交直流電壓/電流,電阻,溫度等參數(shù)有關的測量,只要量程夠用,采樣速率夠用,存儲點數(shù)夠用。記錄的數(shù)據(jù)還可以導出到PC進行進一步的分析。

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