智能手机的耗电特征及耗电量测试的两种方法解析

文章陈述了手机发展趋势及耗电特性，集中讨论了时下最为关心的智能手机耗电问题，并介绍了测量手机软件耗电量的两种方法。此外还解释了为何运营商此前会提出收取微信的费用，心跳机制是什么。

美国著名手机公司Palm的CEO JonRubinstein曾经说过：“手机未来的发展取决于两个因数，一是手机的数据传输速度；二就是手机待机时长。”

为什么手机待机时长如此重要呢？

现在，手机上网速度已经有很大的提升，而且还在马不停蹄的发展4G，5G.4G网络可以将手机的上网速度提高到100Mbps以上，简单的说，下载一首歌曲不用1秒钟，下载一部电影不到1分钟。现在正在制定和规划的5G网络，通过手机上网的速度甚至可以达到1Gbps.所以可以想象，在数据速度不再受到限制的情况下，“智能手机”结合各种应用软件以及“云”计算，未来的手机将成为真正的“移动终端”。手机身份证，手机银行，手机钱包、手机交通卡，手机导航，手机智能驾驶……，所有的事情都使用这个“手机”通过网络完成。

当“手机”已经变成了你时时刻刻都离不开“终端”，手机没电是不是非常致命？

导致手机的待机时间短的原因比较复杂，包括手机待机状态功耗，通话时间，上网时间，无线信号强弱，GPS导航，显示屏亮度，各种软件后台运行，电池容量大小等都会影响待机时间。通常我们最关心的是手机从上一次充电到手机自动关机或提示电量不足的时间长短。

要全面分析和优化手机的待机时长，手机、电池、充电管理一个都不能少，暂且让我们称它们是“手机三件套”吧。那就让我们从手机的耗电特性开始！

手机发展趋势和耗电特性

智能手机越来越普及，硬件处理能力越来越强，支持的软件应用越来越多。

我们不免也有另一种担心，现在的智能手机的待机时间已经是一个短板，未来的智能手机待机时间变得更加短呢？

从理论上来说，更大的显示屏、更多核的处理器、更多样化的无线连接技术等肯定会增加手机的耗电量。同时，手机的功能也越来越多，手机使用的频率也会越来越频繁，因此对手机的耗电性能进行优化和管理也变得更加重要。譬如在不操作手机时更快的进入休眠，采用脉冲形式发射无线信号，非连续接收及非连续发射等。

为了优化和改善手机的耗电，就必须先了解手机耗电的特征或发现手机存在哪些耗电性能上的缺陷，做到有的放矢。

手机耗电的特征可以归纳为以下几个方面：

1.电流幅度波动大：

a）关机漏电流：～10 to 100nA

b）休眠电流： ~100μA to 10mA

c）待机电流： ~5 to 50 mA

d）接收状态： ~100 to 300 mA（脉冲）

e）发射状态： ~1 to 2.5 A（脉冲）

f）应用软件运行：~100mA to 2A

2.电流变化的速度快、动态大：

上图是GPRS手机发射Tx和接收Rx的电流波形：

a）发射TX电流脉冲为0.58 ms，电流2.02A；

b）接收RX电流脉冲为1.2ms，电流143 mA

c）连续发射Tx电流脉冲间隔为4.6 ms；

d）空闲Idle状态的电流为1mA.

3.电流是多种功能综合，难以区分是谁引起的电流：

上图是手机从Idle到显示屏点亮，再到拨号打电话过程的电流波形；在显示打开且手机发射的位置，电流时二者叠加的组合电流。

4.通常需要长时间的对电流进行跟踪和观察

如上图需要测试手机通话时长，要持续4个小时连续记录电流、电压的变化，分析通话过程消耗的电量（843mAh），而且还需要准确测量脉冲电流，往往变得非常困难。