如何测量1uA-1.5A这样跨度的电流

2B青年欢乐多

如何测量1uA-1.5A这样跨度的电流 [复制链接]

 

想做个能测试低功耗设备耗电的仪器，MCU在休眠状态只有几十个uA,带上一些外设之后,wifi发射信号的峰值时期电流可能到1.2A。看了一些运放的知识，貌似这么大的跨度量程不好做，手动量程切换在这里不合适(比如类似万用表上面的旋钮去改变Gain,因为系统启动后可能在较短的时间能从一个比较小的电流值，很快爬升到1A左右,所以对量程切换电路也有要求)

 

不知道各位大侠能否给点建议。

此帖出自模拟电子论坛

chunyang

如果你打算测试低功耗系统的待机电流和正常工作电流的峰值，用一些测试技巧解决就是，没必要去做专门的测试设备。而做自动量程的测试设备会很麻烦，标定也是个问题，太缺乏性价比了。

wsmysyn

你这个路子确实很麻烦的。

这么大跨度，按照精度要求，肯定是要做分段处理，不同段，采样电阻大小也不一样。

 

你说的这种设备就是类似于ATE，可以了解下，比如某ATE提供高精度/高功率的电源板卡，支持FVMI，FIMV，FVMV，FIMI等四种功能，提供几种不同的电压电流档位，在切换档位的时候，DUT是不会断电的。

比如DUT在工作模式，ATE提供1.2A的电流给DUT，某条件下，DUT进入standby或者sleep模式，ATE继续提供电流，此时可以选择切换到更小的电流档位去测量ATE的输出到DUT的电流，切换过程DUT一直是供电状态。

ATE的所有force/measure操作都是通过编程来精确控制的，你需要的测量精度，需要的电源功率，需要电源响应速度，都可以。。

2B青年欢乐多

chunyang 发表于 2021-1-13 18:13 如果你打算测试低功耗系统的待机电流和正常工作电流的峰值，用一些测试技巧解决就是，没必要去做专门的测试 ...

以前用过是德科技的N6705C,实在太有诱惑力了,奈何根本买不起那玩意,想DIY一个能测物联网产品电流的东西(N6705C的功能远比这个强大)，想折腾折腾。

2B青年欢乐多

wsmysyn 发表于 2021-1-13 18:54 你这个路子确实很麻烦的。 这么大跨度，按照精度要求，肯定是要做分段处理，不同段，采样电阻大小也不一 ...

目前的想法是用采样电阻采样送给电流传感器IC,然后经过放大器放大，最后经过ADC把数字信号传给MCU.现在最大的问题不是在ADC，而是运放部分,首先要考虑量程1uV的话,采样电阻1Ω,那么采样电压 也才1uV,接近Vos了,还有就是,采样电阻1Ω时候，电流1.2A时,在采样电阻上的压降就是1.2V了，这样肯定不行。最好是能自动切换量程,不同采样电阻,这样压降就能控制

bobde163

这个我之前也想研究做一个，网上找了一些资料，可以分享给你，看看有没有启发

uCurrent GOLD Multimeter Adapter – EEVblog

µCurrent – EEVblog

(7条消息) 低功耗STM32L-Discovery开发板评测（二）_gtkknd的专栏-CSDN博客

 

bobde163

以目前的芯片性能，只要选择比较好的运放和ADC，精度基本能保证，最大的问题还是自动量程切换的实现方式，要做到动态响应快还是有些挑战性的

wsmysyn

2B青年欢乐多 发表于 2021-1-14 08:54 目前的想法是用采样电阻采样送给电流传感器IC,然后经过放大器放大，最后经过ADC把数字信号传给MCU.现在最 ...

电流采样的方案有很多，难度不大，简单点都可以使用MAX9611，2个采样端，直接接在采样电阻两端，芯片内部有放大器，可以选择增益，10倍50倍这样，通过IIC直接读取采样值，9611的ADC是12bit的，采样电阻压差最大400mV，

 

难点主要是分段档位方案，自动量程，这个简单点可以采样电阻并联或者串联，如果是串联的话，采样电阻上可以并联继电器选择是否把采样电阻短路，也相当于选择不同档位采样电阻，芯片供电端和电源输出端，作为采样压差。这样的好处是，切换档位的时候，电源不会断，但是最大问题是不同档位驱动能力不一样，切换档位的时候，DUT的电压会波动，严重的可能芯片复位。。解决办法可以用反馈，DUT的实际电压要反馈回电源，电源要动态调整输出，使得任何时候，落在DUT的电源电压都是设定值就行，这也是ATE设备标准功能。采样电阻并联也类似，需要程序保证一直有一个电阻始终接入电路，继电器与采样电阻串联，控制是否接入采样电阻。电源电压反馈同样也是需要考虑的。。。

自动量程，这个程序上需要做的了，程序需要去判断当前的档位采样回来的数据，是非常大，还是非常小，然后根据结果去切换合适的档位。简单的ATE设备基本上是分立器件做的，复杂的ATE使用第三方专用ASIC或者自己设计的ASIC，电路上看不到继电器，都是在芯片内部实现了，基本原理都是差不多，

看起来简单，实际会有很多问题要考虑。比如电源响应速度，继电器档位切换速度，等等，

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bobde163 发表于 2021-1-14 10:05 这个我之前也想研究做一个，网上找了一些资料，可以分享给你，看看有没有启发 uCurrent GOLD Multimeter ...

这个板子我看过  量程还是可以的  如果在这个基础上修改  那么最主要的就是改动量程的切换问题，他这个是手动切换(拨动开关的方式)

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wsmysyn 发表于 2021-1-14 10:34 电流采样的方案有很多，难度不大，简单点都可以使用MAX9611，2个采样端，直接接在采样电阻两端，芯片内部 ...

对的，就是您说的这样，1.是量程的切换 2.动态响应   搞定这两个基本就能做一个粗糙的电流meter了

wsmysyn

2B青年欢乐多 发表于 2021-1-14 11:37 对的，就是您说的这样，1.是量程的切换 2.动态响应   搞定这两个基本就能做一个粗糙的电流mete ...

这个看有多大必要做，如果做，时间上可能也不会太短，需要解决各种问题，最后确实你说的也就是一个粗糙的表。可以看看二手设备，一般会便宜很多。反正都很粗糙，找国产的二手看看也行

 

电源响应，之前有个ATE厂商的资料，里边有一个积分式共地源VI源的原理图，那个是用积分电路做的一个电源，，最短可以做到几ms就可以从0爬到设定值，比如3.3V，5V等。

自动档位，设备越智能，人做的工作就越多

chunyang

2B青年欢乐多 发表于 2021-1-14 08:52 以前用过是德科技的N6705C,实在太有诱惑力了,奈何根本买不起那玩意,想DIY一个能测物联网产品电流的东西(N ...

我就用普通万用表测，想办法，用适当的测量技巧基于常规通用设备去解决，比设计专用设备更方便实用。当然，以学习为目的DIY也有好处。

gmchen

用对数放大器如何？