具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的移动终端的结构示意图,如图1所示,该移动终端包括:电源管理模块11、待测负载13和功率测量模块15。
其中,所述电源管理模块11的输出端连接所述待测负载13的输入端,所述功率测量模块15输出的测量电压高于所述电源管理模块11输出的工作电压;
所述电源管理模块11,用于向所述待测负载13输出工作电压,为所述待测负载13供电,测量为所述待测负载13输入的实时电压,若所述实时电压高于所述电源管理模块11输出的工作电压,则将所述电源管理模块11的输出电流截止;本发明实施例中的电源管理模块可以采用开关电源或低压差线性稳压器(low dropout regulator;简称:LDO)等,可以在输出的工作电压小于外部电压时,保持自身的输出电压不变,同时将自身的输出电流截止。通常,所述电源管理模块11可以与所述移动终端的电源,如电池、大容量电容、外接交流或直流电源相连,以获取可供输出的电压。
所述功率测量模块15,用于当接收到测量指令时,向所述待测负载13输出测量电压,测量所述功率测量模块15的输出电流,并根据功率测量模块15的输出电流和所述测量电压计算所述待测负载13的功率消耗。
具体地,电源管理模块11可以在系统正常工作时为待测负载13供电,功率测量模块15可以测量电源管理模块11的输出功率。测量模块兼有为待测负载13供电和测试自身输出的双重功能。其中,功率测量模块15可以输出的测量电压高于电源管理模块11输出的工作电压,需要测量时,功率测量模块15接收到测量指令,输出比电源管理模块11输出的工作电压略高的测量电压,从而使功率测量模块15可提供的供电功率稍大于待测负载13正常工作需要的功率,此时,电源管理模块11输出电压维持不变,但电源管理模块11将其输出电流截止即自动降低为零,这样待测负载13消耗的电流全部由功率测量模块15供给。并且,由于功率测量模块15和电源管理模块11的电压差值不大,功率测量模块15输出的电流不会反灌到电源管理模块11(若采用LDO电源或开关电源,由于其工作原理,可更进一步的保证电流不会反灌),功率测量模块15输出的电流等于待测负载13消耗的电流。功率测量模块15测量出自己输出的电流,结合自己输出的电压,可以计算出待测负载13消耗的功率。在功率测量模块15测量完成后,可以切断为待测负载13的供电,由于电源管理模块11一直维持测量之前的输出电压,此时负载消耗的电流可以自动切换为由电源管理模块11供给。当然,为了确保切换时待测负载13的正常工作,也可以先将负载消耗的电流切换为由电源管理模块11供给,再使功率测量模块15停止输出测量电压,完全停止为待测负载13的供电。
整个测量过程中,不需要关闭电源管理模块11,因此不需要功率测量模块15与电源管理模块11同步,从而使待测负载13的供电持续,不需要中断对待测负载13的供电,待测负载13的业务不受影响,因此该测量不会对整个系统造成任何影响,不会引起系统不稳定等。
本实施例移动终端,在测量时功率测量模块为待测负载供电,功率测量模块的测量电压大于系统的电源管理模块的工作电压,从而使系统的电源管理模块的电流截止,从而既可以方便的测量产品的待测负载的实时功率,又没有多余的分压或分流,得到的功率测量结果准确;并且,在测量结束后功率测量模块可以切断对待测负载的供电,而由系统的电源管理模块继续供电,可以使功率测量模块停止工作或关闭功率测量模块,因此系统能耗小;此外,在整个测量过程中,不影响负载的正常工作。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的移动终端的一种结构示意图,如图2所示,该移动终端的功率测量模块15可以包括:主控单元21、程控电源单元23和电流测量单元25,所述主控单元21分别连接所述程控电源单元23和电流测量单元25,所述程控电源单元23和电流测量单元25连接;其中,主控单元可以在常见的CPU上实现,例如:在QSC8650上运行应用程序实现主控单元;程控电源单元可以是输出电压和电流的可灵活调节的开关电源或LDO;电流测量单元可以由霍尔元件和/或精密电阻与AD转换器等组成。
其中,所述主控单元21,用于根据接收到的测量指令指示所述程控电源单元23输出设定的测量电压;根据所述程控电源单元23的输出电流和所述程控电源单元23输出的测量电压计算所述待测负载13的功率消耗;
所述程控电源单元23,用于根据所述主控单元21的命令输出测量电压或停止输出电压;
所述电流测量单元25,用于测量所述程控电源单元23的输出电流,将测量到的所述程控电源单元23的输出电流报告至所述主控单元21。
进一步地,所述程控电源单元23可以连接所述待测负载13;所述程控电源单元23具体用于:根据所述主控单元21的命令向所述待测负载13输出测量电压。
如图3所示,为本发明实施例二提供的移动终端的另一种结构示意图,该移动终端的功率测量模块15还可以进一步包括:
多路开关27,与所述主控单元21、程控电源单元23和系统中的各个负载分别连接,用于根据所述主控单元21的命令,将所述程控电源单元23与所述待测负载13连通或断开。
在得到测量结果后,主控单元21还可以用于:将所述待测负载13的供电电源切换为所述电源管理模块11;命令所述程控电源单元23停止输出电压。具体地,主控单元21可先逐步降低程控电源单元23的输出电压至略低于电源管理模块的输出电压,维持一段时间后,将所述待测负载13的供电电源切换为所述电源管理模块11,再命令所述程控电源单元23停止输出电压;也可以先命令所述程控电源单元23停止输出电压,再将所述待测负载13的供电电源切换为所述电源管理模块11。
再进一步地,所述功率测量模块15输出的测量电压与所述电源管理模块11输出的工作电压的差值小于所述工作电压的10%。
具体地,在复杂的电子系统中,功率测量模块15可以完成系统内需要测量的各个待测负载13例如:多个系统供电支路能耗的实时测量。其中,功率测量模块15由主控单元21、程控电源单元23、电流测量单元25和多路开关27组成。主控单元21负责整个实时功率测量模块15的控制,接收上层系统的指令,将指令转化为对实时功率测量模块15内部程控电源、电流测量单元25、多路开关27的控制,并将测量的结果报告给上层系统,其中上层系统主要包括需要负载功率测量的结果的应用程序等,有些应用程序还可以将负载功率测量的结果显示给用户;上层系统也可以是利用能耗数据进行故障判断的故障检测程序等。其中,程控电源单元23可以根据主控单元21的命令提供电源输出,输出的电压和电流符合主控单元21的要求,与测量的系统供电支路所需要的电压和电流匹配。多路开关27可以控制程控电源单元23的输出与需要测量的系统供电支路之间的连接和断开。测量时连接到需要测量的系统供电支路,测量完成后断开该连接。电流测量单元25可以测量程控电源的输出电流,在多路开关27将程控电源单元23的输出连接到需要测量的系统供电支路后,测量程控电源的输出,将测量值反馈给主控单元21。
测量过程具体为:当主控单元21接收到上层系统的测量某条系统供电支路x的测量指令后,命令程控电源单元23输出所需的测量电压(略高于该系统供电支路x的工作电压),并命令多路开关27将程控电源单元23的输出连接到该系统供电支路x。然后主控单元21命令电流测量单元25测量程控电源单元23的输出电流。电流测量单元25将测量结果反馈至主控单元21,主控单元21收到电流测量单元25反馈的测量结果后,命令程控电源单元23停止电压电流输出,并命令多路开关27断开程控电源单元23的输出与该系统供电支路x的连接(此时,电源管理模块11可以自动恢复为支路x供电),然后主控单元21可以根据程控电源单元23的输出电压和电流测量单元25反馈的电流值计算该系统供电支路x消耗的功率值,最后,主控单元21可以将该功率值上报给上层系统。
以下是对本发明实施例中的移动终端的工作原理的验证结果:
首先,采用PM7540的WLAN LDO(电源管理模块)进行测量,接入程控电源单元后,电源管理模块几乎不存在分流现象。具体地,示例一、采用电源管理模块单板供电静态负载电流电压为41.9mA/2.89V,加入程控电源单元作为外部直流源供电电流电压为42.5mA/2.95V,几乎没有反灌电流;示例二、采用电源管理模块单板供电静态负载电流电压为29.7mA/2.94V,加入程控电源单元作为外部直流源供电电流电压为29.9mA/2.99V,几乎没有反灌电流,外部直流源供电功耗与电源管理模块单板供电功耗相等。
其次,在轻负载(1mA~10mA)时,加入、撤掉外部的程控电源单元的电压,供电支路不会出现瞬态过冲,虽然会出现电压跌落,但不影响负载的正常工作。具体地,连通外部程控电源单元的供电时有5ms跌落,而撤掉外部程控电源单元的供电时有50ms跌落。在QSC8650+PM7540下,采用本发明实施例提供的移动终端,在测试QSC8650的两路电源输入时,对系统没有影响。
再有,在重负载情况下(50%Imax~75%Imax),加入、撤掉外部的程控电源单元,供电支路不会出现瞬态过冲,虽然会出现电压跌落,但不影响负载的正常工作。具体地,连通外部程控电源单元的供电时有5ms跌落,而撤掉外部程控电源单元的供电时有50ms跌落。在8650+7540下,采用本发明实施例提供的移动终端,在测试A、P电流时,对系统没有影响。
此外,流入电源管理模块(LDO)的电流与加在电源管理模块(LDO)外部的程控电源单元的电压之间可以具有一定的关系,例如:在50mA静态电流下,程控电源单元的电压高于电源管理模块(LDO)输出电压0.01V,系统电源无电流输出,自动切换为程控电源单元供电;大电流情况下(225mA),临界约0.04~0.05V,即程控电源单元的电压高于电源管理模块(LDO)输出电压0.04~0.05V。优选地,程控电源单元输出的测量电压与电源管理模块输出的工作电压的差值小于该工作电压的10%。
本实施例移动终端,在测量时功率测量模块为待测负载供电,功率测量模块的测量电压大于电源管理模块的工作电压,从而使电源管理模块的电流截止,从而既可以方便的测量产品的待测负载的实时功率,又没有多余的分压或分流,得到的功率测量结果准确;并且,在测量结束后功率测量模块可以切断对待测负载的供电,而由电源管理模块继续供电,可以使功率测量模块停止工作或关闭功率测量模块,因此系统能耗小;采用多路开关,可以用户可以根据产品提供的实时能耗信息与自身使用需求,进行测量决策;并且测量电路简单可靠,不影响产品的性能;此外,在整个测量过程中,不影响负载的正常工作。
实施例三
本发明实施例三提供一种移动终端,该移动终端中设置有本发明实施例所述的任意一种结构的移动终端。其中移动终端中的待测负载为移动终端中某一路需要检测实时能耗的支路,例如:播放器、蓝牙、GPS等功能部件的任一供电支路。
本实施例移动终端,在测量时功率测量模块为待测负载供电,功率测量模块的测量电压大于电源管理模块的工作电压,从而使电源管理模块的电流截止,从而既可以方便的测量产品的待测负载的实时功率,又没有多余的分压或分流,得到的功率测量结果准确;并且,在测量结束后功率测量模块可以切断对待测负载的供电,而由电源管理模块继续供电,可以使功率测量模块停止工作或关闭功率测量模块,因此系统能耗小;此外,在整个测量过程中,不影响负载的正常工作。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的移动终端负载功率测量方法的流程图,如图4所示,该移动终端负载功率测量方法包括:
步骤101、当功率测量模块接收到测量指令时,向电源管理模块正常供电的待测负载输出测量电压,所述测量电压高于所述电源管理模块输出的工作电压,所述电源管理模块的输出电流截止;
步骤102、所述功率测量模块测量所述功率测量模块的输出电流,并根据所述功率测量模块的输出电流和测量电压计算所述待测负载的功率消耗。
本发明实施例中的功率测量模块具有电源输出功能,测量时,功率测量模块的电压输出与系统的输出端闭合,实现与待测负载的输入端连接,由于功率测量模块输出的测量电压略大于电源管理模块输出的工作电压,功率测量模块的输出的电流不会反灌入电源管理模块,且电源管理模块对外输出电流会截止自动降为零,此时,读取测量单元的输出电流,即为负载消耗的电流,功率测量模块的输出的电压与电流的乘积即为负载消耗的功率。
本实施例在测量时功率测量模块为待测负载供电,功率测量模块的测量电压大于电源管理模块的工作电压,从而使电源管理模块的电流截止,既可以方便的测量产品的待测负载的实时功率,又没有多余的分压或分流,得到的功率测量结果准确;并且,在测量结束后功率测量模块可以切断对待测负载的供电,而由电源管理模块继续供电,可以使功率测量模块停止工作或关闭功率测量模块,因此系统能耗小;此外,在整个测量过程中,不影响负载的正常工作。
实施例五
图5为本发明实施例五提供的移动终端负载功率测量方法的流程图,参见上述实施例二,功率测量模块可以包括:主控单元、程控电源单元和电流测量单元,所述主控单元分别连接所述程控电源单元和电流测量单元,所述程控电源单元和电流测量单元连接;在实施例四的基础上,如图5所示,该移动终端负载功率测量方法的步骤101具体可以包括:
步骤201、若所述主控单元接收到测量指令,根据接收到的测量指令指示所述程控电源单元输出设定的测量电压;其中,测量指令可以为上层系统例如:移动终端发送给功率测量模块的测量某一支路例如:蓝牙的3.3V供电输入支路功率的测量指令。
步骤202、所述程控电源单元根据所述主控单元的命令输出设定的测量电压。
该步骤202具体可以包括以下任一情况:
情况一、所述程控电源单元根据所述主控单元的命令向所述待测负载输出测量电压;在仅包括一路待测负载时,可以主控单元直接命令程控电源单元的输出端连接待测负载的输入端,向待测负载输出所需的测量电压。
情况二、所述功率测量模块还包括多路开关,所述多路开关根据所述主控单元的命令将所述程控电源单元与所述待测负载连通,向所述待测负载输出测量电压。在包括多路待测负载时,主控单元命令多路开关的将某一待测负载所在的支路闭合,从而将程控电源单元与该路待测负载连通,向该路待测负载输出所需的测量电压。
进一步地,上述实施例五中的步骤102具体可以包括:
步骤203、所述主控单元命令所述电流测量单元测量所述程控电源单元的输出电流;
步骤204、所述电流测量单元将测量到的所述程控电源单元的输出电流报告至所述主控单元;
在步骤204之后,可以继续使用电源管理模块作为待测负载的供电电源,具体的切换可以采用以下方式:
方式一、所述主控单元将所述待测负载的供电电源切换为所述电源管理模块,并命令所述程控电源单元停止输出电压;这种方式可以确保待测负载在切换过程中正常工作。
方式二、所述主控单元命令所述程控电源单元停止输出电压,所述待测负载的电源管理模块即原供电电源恢复对所述待测负载供电。这种方式,在程控电源单元停止输出电压时,功率会有瞬间(50ms)跌落,但由于供电电源恢复对待测负载供电的速度较快,不会影响待测负载的正常工作。
步骤205、所述主控单元根据所述程控电源单元的输出电流和所述程控电源单元输出的测量电压计算所述待测负载的功率消耗。
在步骤205之后,还可以包括:步骤206、将计算得到的待测负载的功率消耗报告给上层系统。
本实施例在测量时功率测量模块为待测负载供电,功率测量模块的测量电压大于电源管理模块的工作电压,从而使电源管理模块的电流截止,从而既可以方便的测量产品的待测负载的实时功率,又没有多余的分压或分流,得到的功率测量结果准确;并且,在测量结束后功率测量模块可以切断对待测负载的供电,而由电源管理模块继续供电,可以使功率测量模块停止工作或关闭功率测量模块,因此系统能耗小;用户可以根据产品提供的实时能耗信息与自身使用需求,进行测量决策;并且测量电路简单可靠,不影响产品的性能;此外,在整个测量过程中,不影响负载的正常工作。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。