Rigol教你實(shí)測手機充電電流

手機充電的實(shí)際過(guò)程是什么樣子?請注意，我說(shuō)的是“手機充電”而不是“電池充電”，這兩個(gè)可是很不相同的概念。DM3068不是一臺只能看看讀數的數字萬(wàn)用表，它的采樣率最高可以達到10K個(gè)讀數每秒，它還采用了LCD顯示屏，能以圖形化方式繪出電壓，電流等參數的測量結果，可以作為一臺數據采集器或者波形記錄儀來(lái)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(lái)快速采集一下，看看我的手機充電的實(shí)際過(guò)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(kāi)始充電。此時(shí)看到DM3068被觸發(fā)，馬上開(kāi)始采集數據，同時(shí)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(lái)也測試過(guò)其他幾個(gè)手機，發(fā)現并不是所有的手機都會(huì )有這樣的動(dòng)作)。想必是我的手機內部的電源管理芯片在進(jìn)行檢測，通過(guò)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，還要檢測內部電池的狀況，最終決定應該采用何種方式對手機內部的電池進(jìn)行充電。

圖2：對手機充電開(kāi)始階段進(jìn)行采集的結果

如果對手機充電起始階段的幾個(gè)脈沖式的躍變進(jìn)行詳細觀(guān)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(gè)穩定的電流值進(jìn)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(jiǎn)稱(chēng)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部對電池的實(shí)際充電情況，而是為手機提供充電電能的外部充電器的實(shí)際輸出情況，要注意，它輸出的電能，不只是要用于對手機內部的電池的進(jìn)行充電，還可能會(huì )用于對手機電路的供電，我們監測的是它的總輸出的情況。通過(guò)接下來(lái)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(shí)際需求情況。

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

1)打開(kāi)手機的WLAN，然后關(guān)閉手機屏幕顯示：看到此時(shí)的充電電流波形有周期性的尖峰波動(dòng)，波動(dòng)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(kāi)手機的WLAN，打開(kāi)手機屏幕顯示：此時(shí)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(guān)閉手機的WLAN，關(guān)閉屏幕顯示時(shí)的充電波形，能看到充電電流明顯變小，波動(dòng)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(huà)時(shí)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(gè)測試可以看到：手機在打開(kāi)WLAN時(shí)，打電話(huà)時(shí)，屏幕打開(kāi)時(shí)的充電電流都會(huì )變大，電流的波動(dòng)也會(huì )變大。

5)當前手機顯示的電池余量是80%，關(guān)掉手機繼續進(jìn)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(gè)相對平穩的電流進(jìn)行充電，電流的波動(dòng)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(guān)機充電，速度明顯加快。隨著(zhù)手機的電池逐漸被充滿(mǎn)，充電電流也逐步降低，但每隔幾十秒會(huì )升高一下，手機即使在關(guān)機狀態(tài)下也似乎在做著(zhù)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(kāi)機，在開(kāi)機過(guò)程中充電電流變化很大，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后相對平穩下來(lái)，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(guān)閉狀態(tài)，繼續充電時(shí)的波形，相對穩定，如圖11中的右側波形的前半段;

手機的WLAN，3G都處于關(guān)閉狀態(tài)，打開(kāi)屏幕顯示，打開(kāi)拍照功能，繼續充電，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(guān)閉狀態(tài)，打開(kāi)WLAN，下載并播放視頻，繼續充電時(shí)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(guān)閉狀態(tài)，繼續充電，過(guò)了一段時(shí)間后，打開(kāi)屏幕看一下電池余量，出現了如圖13右側波形上的一個(gè)尖峰，此時(shí)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(gè)峰皆為打開(kāi)手機屏幕時(shí)的充電電流。此時(shí)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(gè)充電過(guò)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出遞減的趨勢，但在充電過(guò)程中，由于打開(kāi)WLAN，打電話(huà)，下載播放視頻等操作，都會(huì )使得充電電流明顯增大。邊充電邊玩兒手機，手機會(huì )有發(fā)燙的現象，通過(guò)這個(gè)實(shí)測，大家也應該了解其中的原因了。

圖14：整個(gè)充電過(guò)程的電流波形的變化

DM3068還提供了把記錄的數據導出的功能，我將記錄的數據導出為CSV文件，存儲的U盤(pán)上，通過(guò)EXCEL軟件調用這個(gè)文件，可以詳細觀(guān)察記錄的數據，還可以進(jìn)行繪圖顯示，如圖15所示。

圖15：導出記錄數據作進(jìn)一步分析

通過(guò)以上的實(shí)測，把DM3068數字萬(wàn)用表當作一臺數據采集器/波形記錄儀來(lái)使用，詳細地監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(gè)過(guò)程中電流的變化情況。我的手機在充電的起始階段進(jìn)行了充電器的識別，然后根據內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。

新型的數字萬(wàn)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(guān)的測量方法。

其實(shí)不只是這個(gè)領(lǐng)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，溫度等參數有關(guān)的測量，只要量程夠用，采樣速率夠用，存儲點(diǎn)數夠用。記錄的數據還可以導出到PC進(jìn)行進(jìn)一步的分析。