即使UPS使用的是同樣的電池技術，不同廠家的電池壽命大不一樣， 這一點對用戶很重要，因為更換電池的成本很高(UPS售價的30％)。 電池故障會減小系統(tǒng)的可靠性，是非常煩人的事情。

電池溫度影響電池可靠性

溫度對電池的自然老化過程有很大影響。詳細的實驗數(shù)據(jù)表明溫度每上升攝氏5度，電池壽命就下降10％，所以UPS的設計應讓電池保持盡可能低的溫度。所有在線式和后備／在線混合式UPS比后備式或在線互動式UPS運行時發(fā)熱量要大( 所以前者要安裝風扇)，這也是后備式或在線互動式UPS電池更換周期相對較長的一個重要原因。APC UPS電池的溫度降到最低了，所以它能更好地滿足系統(tǒng)可靠性要求。

電池充電器設計影響電池可靠性

電池充電器是UPS非常重要的一部分，電池的充電條件對電池壽命有很大影響。 如果電池一直處于恒壓或“浮充”型電池充電狀態(tài)，則UPS 電池壽命能最大程度提高。事實上電池充電狀態(tài)的壽命比單純儲存狀態(tài)的壽命長得多。因為電池充電能延緩電池的自然老化過程，所以UPS無論運行還是停機狀態(tài)都應讓電池保持充電。

所有APC UPS無論運行還是停機狀態(tài)電池都處在充電狀態(tài)，市場上的很多UPS沒有這種功能。雖然這一功能使UPS 成本提高， 但如果考慮到更換電池的花費， 則UPS總的使用成本降低了。

電池電壓影響電池可靠性

電池是個單個的“原電池”組成，每一個原電池電壓大約2伏， 原電池串聯(lián)起來就形成了電壓較高的電池，一個12伏的電池由6個原電池組成，24 伏的電池由12個原電池組成等等。UPS的電池充電時，每個串聯(lián)起來的原電池都被充電。 原電池性能稍微不同就會導致有些原電池充電電壓比別的原電池高，這部分電池就會提前老化。只要串聯(lián)起來的某一個原電池性能下降，則整個電池的性能就將同樣下降。試驗證明電池壽命和串聯(lián)的原電池數(shù)量有關，電池電壓越高，老化的就越快。

UPS容量一定時，設計時應盡可能讓電池電壓最低，這樣UPS電池壽命就越長，對于電池電壓一定時，應選擇數(shù)量少電壓高原電池串聯(lián)的電池，不要選擇數(shù)量多電壓低的原電池串聯(lián)的電池。有些廠家UPS的電池電壓比較高，這是因為容量一定時， 電壓越高，電流就越小，就可選用較細的導線和功率較小的半導體， 從而降低UPS成本。容量1KVA左右的UPS的電池電壓一般為24￣96V。這種容量等級的APC UPS 如Smart-UPS 1250電池電壓選擇了最低的24V。 

APC UPS較低的電池電壓相對延長了電池壽命，APC UPS電池壽命為3￣5年，而有些UPS的電池典型壽命只有1年！在UPS十年的使用期里，更換電池的成本比UPS本身售價高出兩倍！雖然這類UPS設計比較容易，成本也較低， 但“潛在的”更換電池則成本很高。

電池紋波電流影響電池可靠性

理想情況下，為了延長UPS電池壽命， 應讓電池總保持在“浮”充電或恒壓充狀態(tài)。這種狀態(tài)下充滿電的電池會吸收很小的充電器電流，它稱為“浮”或“自放電”電流。盡管電池廠商如此推薦，有些UPS的設計(很多在線式) 使電池承受一些額外的小電流，稱為紋波電流。紋波電流是當電池連續(xù)地向逆變器供電時產(chǎn)生的，因為據(jù)能量守恒原理，逆變器必須有輸入直流電才能產(chǎn)生交流輸出。這樣電池形成了小充放電周期，充放電電流的頻率是UPS輸出頻率(50或60Hz)的兩倍。

普通后備式、APC在線互動式或后備／鐵磁式UPS不會有紋波電流，其它設計的UPS會產(chǎn)生大小不等的紋波電流，這取決于具體的設計方法。只要檢查一下UPS的結構圖就能知道該UPS能否產(chǎn)生紋波電流。

如果在線式UPS的電池在充電器和逆變器之間，那么電池就會有紋波電流，這是普通的“雙變換”UPS。

如果用截止二極管、繼電器、變換器或整流器把電池與逆變器隔離開，那么電池就不會有紋波電流。當然這種設計的UPS不總是一直“在線”，所以這種UPS被稱為“混合后備／在線式”UPS。

總結

電池是UPS系統(tǒng)中最不可靠的部分，但是UPS設計得好壞直接影響到電池的可靠性。讓電池一直保持充電狀態(tài)(即使UPS停機)能延長電池的壽命， 盡量避免選用電池電壓高的UPS。有的UPS設計會使電池產(chǎn)生紋波電流，造成電池不必要的過熱。大多數(shù)UPS使用的電池都差不多，但UPS設計不同會大大影響電池的壽命。

在移動設備的設計中，電池的工作時間是一項重要的因素。許多移動設備都加入了更多的功能，這些新增的功能會快速地縮短運行時間。工程師必須利用復雜的電源管理方案，以便使電池獲得最長的運行時間。

工程師需要運用電池消耗分析來評估電池運行時間，這種分析需要分別在單獨及整合在系統(tǒng)之中這兩種情況下來描述設備、固件/軟件及其子電路。分析技術包括描述電池電流消耗，以及如何受各種工作模式及使用概況的影響。借助于這種分析，工程師就可以做出電源管理設計權衡，以盡量延長電池壽命。

大多數(shù)電源管理系統(tǒng)都是通過在亞毫秒時間尺度上使沒有在活躍使用中的子系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)來節(jié)省電池能量的。其結果是，設備在不到1s內發(fā)生的開/關事件中具有快速變化的電流。例如，GSM手機在傳輸時可以具有560μs, 2A的脈沖，接著當處于待機模式下，在睡眠周期中電流水平可能會跌落到毫安級。

驗證電池時間

驗證電池工作時間的一種方法是使用電壓跌落測試，使用一塊充滿電的電池來給待驗證的、處于工作模式下的待測設備（DUT）供電，直到電池沒電。這種測試可能相對比較耗時間，因為它需要全部過程運行完成來確定電壓關閉點，以確定工作時間。同樣，其結果依賴于電池的初始狀態(tài)，而后者可能會千差萬別。

另一種方法是執(zhí)行電流消耗測量，它能為工作時間測量提供更高的可信度。DUT被置于待評估的工作模式下運行一小段時間，并測量在這種特定工作模式中的電流消耗。然后，通過將名義電池容量除以測得的電流消耗來計算出工作時間。使用這種方法，設計師無須等待電池充分放電就能確定出運行時間。

理想系統(tǒng)的組成部分

在用于執(zhí)行電池消耗分析的理想系統(tǒng)中（如圖1所示），需要的第一個要素是一種將DUT放入適當?shù)墓ぷ髂Ｊ街羞M行目標測試（DUT激勵）的方法。對于移動電話而言，通常會使用基站仿真器。

其次，需要一種正確的DUT供電方法，使用電池或電源。電源的用途在于獨立于電池來測試DUT，以確保測試的一致性，或者快速地復制各種電池狀態(tài)而無須等待電池達到這些狀態(tài)（充滿電、部分放電、完全放電/壽命結束）。

其他重要的系統(tǒng)組成部分有：用于測量電流的電流轉換器，用于記錄電壓和電流信號的數(shù)字化儀和用于分析和存儲測試數(shù)據(jù)的軟件，這些測試數(shù)據(jù)用于完成長期測試會非常龐大，能多達數(shù)吉字節(jié)。

測量考慮因素

電池消耗分析中使用的電源必須獨立于電池來描述DUT。電源必須有快速的響應，以盡量減小DUT在切換模式或傳輸脈沖時所具有的快速回轉電流脈沖所造成的瞬態(tài)電壓跌落。

許多通用電源在這些條件下可能會出現(xiàn)高達1V的瞬態(tài)跌落，所以應該使用能夠容忍這些條件而不出現(xiàn)電壓下降的專用電源（有時稱為電池仿真電源）。

從電池流向移動設備的快速變化的電流波形提出了兩項測量難題：范圍和速度。首先，電流的動態(tài)范圍可能會超過1000:1，甚至1 000 000:1。全功率活動電流位于1～3A的量級，而低睡眠模式等級的電流位于數(shù)十微安的量級，所以待測電流的范圍給電流轉換器的選擇提出了一項難題。

這里可以使用電流感知的電阻器或分流器，但選擇大小合適的分流器卻可能頗為棘手。如果分流器的大小適合于測量最小電流，那么在大電流事件中就會在分流器兩端出現(xiàn)大的電壓降幅，而這將給電路帶來不可承受的電壓負擔。如果分流器的大小適合于測量大電流，那么當微安級電流流過時，就極有可能沒有足夠大的電壓可供測量。通過配備幾種分流器用于不同電流大小的測量，工程師可以解決信號級的問題，但這時切換分流器就意味著中斷測量。

就測量速度而言，用于測量電流分流器電壓和移動設備偏置電壓的數(shù)字化儀應該具有50kHz或更快的采樣率，以便捕獲亞毫秒級脈沖，后者是復雜的電源管理方案的特征。

簡化復雜的分析

像3G這樣的通信系統(tǒng)采用復雜的調制格式，其特征是傳輸較高的數(shù)據(jù)率時所需的高階幅度調制。從時域上看，生成的電流消耗波形是復雜而隨機的。

當在較長時間內運行并進行不同的操作時，使用3個數(shù)據(jù)通道進行傳輸?shù)囊慌_cdma2000手機的射頻功率放大器的電流消耗-時間圖（如圖2所示）變得復雜而不可預測。對于電池工作時間測試而言，這種情況很常見，并且難以觀察到更改電流消耗設計的效果。

通過查看被抽取電流大小的統(tǒng)計分布，設計人員可以快速地看到設備在每種電流狀態(tài)中工作的頻繁程度。對于不同設計方案，比較這些CCDF圖形，就可以看出設備何時消耗更多的能量（也就是說，在大電流狀態(tài)下其時間的比例增加），或者何時消耗更少的能量（也就是說，在小電流狀態(tài)下其時間的比例增加）。因此，工程師就可以評估出何時設計更好（需要較少的能量）或者找出設計缺陷（出人意料的需要更多能量）。

現(xiàn)成的解決方案

幾家測試設備供應商所生產(chǎn)的產(chǎn)品可處理目標測試系統(tǒng)的不同部分。一些供應商所提供的電源可以在抽取快速電流脈沖時提供穩(wěn)定的、類似于電池的輸出。

入門級解決方案是安捷倫科技公司的移動通信直流源66300系列。這一系列是特別定制的，用于給移動設備供電并同時測量其電流消耗。它整合了電池仿真電源和類似于示波器的高速數(shù)字化測量系統(tǒng)，可以為設備的活動、待機和關閉模式提供準確的電流測量。

這種直流源及其配套的交鑰匙軟件可以使用戶在無須任何編程的情況下，以類似于示波器的視圖、數(shù)據(jù)記錄儀視圖并在CCDF圖表上看到它們的電流波形。如果對精度和采樣速率有更高的要求，還可以選擇該公司提供的其他解決方案。