另外注意,由于物联网设备工作在低电压,因此用于为设备供电和测试的电源不会对设备带来不利影响。劣质电源产生的噪声可能会在对被测设备应用的3~4 V电压范围中占有明显比重。
电源的另一个问题是快速物联网设备转换。当设备从睡眠模式或待机模式转换到发送模式时,负载电流会在几微秒中从几毫安变成几安,负载变化达到1000%。如此快速而巨大的负载变化会从几个层次上给电源带来问题:
• 在纠错电路检测新的负载电流,并调节电源以维持编程的输出电压时,会产生电压降;
• 在电压低时,设备测量可能会不正确;
• 如果电压低于设备低电量关闭阈值,且低于阈值足够长时间以使设备检测到低电平,器件将关机;
为避免这些问题,电源应能够对负载变化快速做出响应,理想情况下应低于100 µs,即使在快速模式跳变期间也能实现稳定输出。在这种情况下,要特别注意技术数据表,瞬态响应一般定义为当负载变化50%时电源恢复到接近原始电压所需的时间。这一定义是在无线物联网产品问世之前就确定好的,而无线物联网产品的负载变化要明显高得多。
8电池输出
评估电池续航时间的方法之一是使用实际电池测试物联网设备,确定器件保持供电的时间。然而,等待电池放电可能是耗时且延迟开发的工作。此外,这种测试方法不精确,具体测试条件难以复制。
图6 使用能模拟电池的电源进行模拟测试
更有效的方法是使用能模拟电池的电源,其可以在各种条件下进行设计测试,从完全电池充电到接近完全放电。您还可以仿真不同类型的电池,以确定最适合设备的电源。在评估电池模拟功能时,不仅要能够在整个放电周期内动态建立模拟电池模型,还要能够模拟电池的内阻及对接近瞬时负载变化的最小电压降(快速瞬态响应)(图6)。
9进行测试
毫无疑问,物联网设计人员面临着电池续航时间问题,必须克服与表征低功耗设备有关的挑战。他们必须能够分析最低10-9 A的睡眠模式电流,触发持续时间短、上升时间快的波形,在更长的时间内捕获数据。为DUT提供干净、稳定、准确的电源是必须的。通过使用适当的工具和技术,可以克服所有这些挑战,最大限度地利用一切可利用的功率。