浅谈4款低功耗电流测试“神器”

随着物联网时代的到来，各种IOT设备正以惊人的速度爆发式地增长。由于应用场地限制，很大一部分的IOT设备只能使用电池进行供电，于是需要长时间网络连接的IOT设备，对应的超低功耗电流测试数据成为研发工程师评估设备寿命的一个极其关键的参数。对于静态、动态的休眠电流，不同的测试手法得到的数据差异可能大相径庭，特别是设备在搜网、组网的时候，会有各种电流尖峰、动态波动，此时测量仪器电流采样的精度、捕捉速率直接决定了测试数据的准确度。

指针万用表

指针万用表可以最为直观地反映出电流的变化趋势，当然，由于存在机械误差，其测量精度比较粗糙。例如，对于uA级别的电流测试，可以选择50uA量程的电流表，但如果设备从休眠到唤醒后，则需要手动切换另外量程的表，否则表针容易打坏。当然，指针万用表价格低廉，办公室中（淘宝价格9.9RMB）人手一台的配备毫无压力！






数字万用表

一台Fluke的17B+简直可以让你独步基础测量江湖，虽然A档、mA档、uA档仍需手动切换，甚至使用mA档或uA档在测量动态电流时可能还会由于幅值较大的冲击电流而烧坏表内的保险丝（笔者曾因设备启动时电机转动带来的>1A的启动电流而烧坏了好些保险丝），但精简的集成化比起你要使用好几台不同量程的指针电流表进行组合切换的方式要好用太多，而且相比指针式电流表，数字万用表测量精度更高、更稳定（uA档可做到1uA的分辨率精度）。当然，由于数字万用表是以平均电流的方式输出结果，因此在应对动态电流测试时，会将测量到的动态值进行平均计算，这将导致你无法了解到动态电流瞬时值。






KSC-4000A低功耗测试系统

KSC-4000A是泰克与吉时利公司推出的一套低功耗测试系统，其电流测量精度最高可以达100pA，分辨率为1pA，而且采样率可达100WHz。这样的测量精度完全可以满足低功耗模式下各种电流脉冲信号的测量，而且配合上位机软件，可以直观地查看电流波形。这样一套系统价格大概3W RMB，笔者曾试用过这套系统，对于低功耗电流测量很精确直观，唯一的不足就是对于不同电流量程的测试，仪器内部是通过继电器进行自动切换，机械式的切换方式会直接导致在频繁的突发电流测量场景中，容易丢失电流骤变过程中的数据。比如WiFi设备，休眠时可调节至几百uA级别，但从休眠切换至唤醒状态进行搜网，会突然骤变至几百mA级别的尖峰电流。骤变过程切换速度慢，导致监控过程中数据容易丢失在精准测量中是一个硬伤。



N6705C直流电源分析仪

N6705C是Keysight（是德科技，原安捷伦）推出的直流电源分析仪。这台仪器可让用户挑选不同的功能模块进行组合，最多可将电源、数字万用表、示波器、任意波形发生器、数据记录的特性融为一体，低功耗电流测量仅仅只是其中的功能之一。N6705C电流测量精度为8nA，这样的分辨率虽然比不上前文提到的KSC-4000A，但N6705C在测量过程中可做到无缝切换，因此对于骤变的电流波动可进行精准捕捉。在价格层面上，笔者最常使用的N6705C直流分析仪配套N6781A电源模块，价格大概为11W，如果需要在电脑端配备上位机软件界面，软件授权费用大概为1W。虽然这样的价格快赶上一部低配版的卡罗拉，但不得不说，这台仪器是我用过的低功耗电流测试仪中，用起来最为得心应手的！