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低功耗分析仪器验证2G移动通信电流峰值

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2023/05/16

其他仪器综合讨论

最近研发了一款基于2G通信的设备，并不是国内使用，貌似国内的2G业务渐渐的有退网的趋势，目前也就中国移动支持2G业务。使用移远通信的MC25模块做Open开发使用，主要也是为了省成本，现在的稳定的MCU是在是太贵了，而国产的MCU也不敢使用，怕有太多的坑。
在测试中发现，每当进行数据通信时，电池的电压就会有跌落产生，我从MC25的规格书中也看到了这样的说明（下图所示），GSM在发射数据时，会产生约4.6ms的电流脉冲，这个脉冲也是产生电压跌落的根源所在。

我问了很多通信类的朋友，大家都会说2G的确会有这样的现象，但是也没有具体观察过。为了了解这个电流脉冲和电压跌落的现象，我使用直流电源分析仪mPower1203进行了电流波形的验证。
首先，我使用mPower1203仪器直接给设备供电，获取数据上报的波形，并进行了保存，以便后面的分析。

将波形进行放大，可以看到在数据通信的时段有很多周期性的脉冲，测量一下脉冲的周期，的确为4.6ms左右。原来电压的跌落的确是由于这些大电流脉冲导致。

继续测量一下脉冲的宽度，约为578us，和MC25中的577us的脉冲时间基本一致。

有了这些真实的测试数据，的确可以直观的判断电压跌落的来源，这样就可以为评估模块VBAT处添加的电容量有了很大的参考。
根据MC25的规格书提示，假设在射频信号环境不好的情况下，MC25用最大的发射功率进行通信，这个577us的峰值电流可能会达到1.6A。这样若想电压的最大跌落为400mV，若只是使用电容来提供脉冲的电流，那么可以计算理论的电容量为：

但是，实际上电容只是承担一部分的电流功能，剩下的一部分有电池来提供，这就需要依赖电池的保护板的导通电阻值了，如果这个电阻值特别的小，那么使用的电容量也会相对小一些，但是一般也会推荐100uF的电容量。但是如果导通电阻值相对比较大，比如100mR以上，那么MC25的VBAT处的电容量建议多保留一些。我们的这款2G通信的设备就添加了470uF的电容量，有备无患，当然使用低ESR的钽电容那就更完美了。

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