奇怪的知識增加了 原來手機軟體是這樣測電池溫度的

2020-11-30 中關村在線

手遊的火熱帶動了電競手機的發展,電競手機主打極致的遊戲性能,其中對於溫控、散熱的要求也比較高,所以很多機型會在機身各部位安裝溫度傳感器,實時的監測機身溫度。

一般情況下,大部分手機內部是沒有溫度傳感器的,那麼疑問就來了:像魯大師、安兔兔等一些跑分軟體是如何測得手機電池溫度的呢?溫控調節的必要性又表現在哪裡?帶著疑問,我們往下看。


01 裡應外合 軟硬體都要支持

手機在充放電、運行各類大型軟體時,發熱都很嚴重,而手機內部的元器件對溫度又特別敏感,同時高溫對鋰電池壽命的影響更為致命。

為防止溫度過載對內部各組件的損壞,手機都需要實時的監測溫度,而溫度的監測自然離不開硬體的支持。手機鋰電池一般都是3個及以上的觸點。一個觸點是電池正極,一個觸點是電池負極,而其他的觸點就是軟體監測手機溫度的關鍵。


這類觸點就是NTC負溫度係數熱敏電阻觸點,它一般集成在手機電池上面,隨著溫度升高它的電阻值會變小。

熟悉鋰電池特性的朋友應該了解,NTC熱敏電阻是一種以過渡金屬氧化物為主要原材料,採用電子陶瓷工藝製成的熱敏半導體陶瓷元件。它的電阻值隨溫度升高而降低,利用這一特性可製成測溫、溫度補償和控溫元件。這種原材料採集成本並不高,且封裝形式多樣,能夠廣泛應用到各種電路當中。


手機鋰電池中的NTC熱敏電阻大多數為貼片封裝,主要起溫度監測的作用,在電池的充、放電過程中,手機根據其阻值的大小來判斷電池的溫度,系統會相應的做出調控,如停止充電等等。

手機CPU只需要檢測輸出接口處的電壓,就可以判斷當前手機的實時溫度。那麼,像魯大師這類軟體又是如何獲取當前手機電池溫度數據的呢?這裡就講求裡應外合了。

目前市面上的手機處理器都是具有驅動程序的,像蘋果的A系列、高通驍龍系列、海思麒麟和聯發科等等。手機的各項數據會存放在系統目錄下,供部分應用讀取使用,其中就包括有關電池溫度的數據接口路徑(系統路徑:/sys/class/thermal/)。


程式設計師通過編程來調取手機的實時溫度數據,所以應用軟體要獲得手機的溫度信息,首先需要NTC熱敏電阻硬體上的支持,其次則需要系統提供溫度數據的路徑,兩者缺一不可,現在大家應該明白軟體是如何測得手機電池溫度的了。

02 雖然溫控導致處理器降頻 但卻很有必要

經常玩遊戲的朋友或許都經歷過,手機在剛開始遊戲時幀率都很穩定,但玩得時間太久後處理器就開始降頻了,特別是處理器製程較差的機型,遊戲幀率的波動會更大。處理器不可能一直保持滿頻運載,手機的溫控就顯得很有必要。

手機晶片在設計和製造過程中,工程師都會考慮晶片溫度的閾值,當溫度過熱時,處理器會首先嘗試降低頻率,如果溫度一直不降就繼續採取降頻策略,直至溫度降下來為止。當然,一般情況下,不等晶片的溫度達到閾值,手機外殼基本就已經到了燙手不能用的地步了。


為了避免溫度過載影響使用體驗,當下很多新機會通過傳感器實時監察電池、主板、晶片等元器件部位的溫度,只要溫度超過閾值都會觸發過熱保護。

例如,一般手機鋰電池超過40℃,系統可能就會採取降頻措施,通過降低CPU運行頻率,讓整機的溫度達到平衡。此外像調低屏幕亮度、凍結後臺應用等,也都是系統採取溫控調節的方法。

對於處理器、主板等其他元器件而言,溫控也起到了保護作用,更利於延長其使用壽命。隨著應用越來越吃性能,手機運行就避免不了發熱。當下有效的解決辦法無非是廠商宣傳的液冷散熱技術,在讓手機保持高頻輸出的同時,還可以降低手機發熱量,其他方法就是外置風冷散熱工具等,但這也無法避免的讓手機變得更加厚重了。

寫在最後

有人說溫控會降低處理器頻率,但解除溫控限制手機會明顯發熱,到了「燙手」的程度還談什麼用戶體驗。另一方面,高溫對鋰電池的損傷是不可逆的,溫控不僅是出於對電池壽命的保養,更是對用戶安全的保障,畢竟生活中電池過熱而引發安全事故數不勝數。

如何解決手機的發熱問題,一直是工程師們所研究攻克的方向。除了在編程軟體方面發力外,新硬體技術產生的效果可能更為顯著。期待未來先進的製程工藝晶片、新的電池、元器件材料,可以讓手機的發熱量更少,減負走向「輕量化」。

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