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一粒金砂(中级)

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

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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。

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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。  详情 回复 发表于 前天 08:52
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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。。

image.png

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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,  详情 回复 发表于 前天 08:54
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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。

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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。  详情 回复 发表于 前天 15:37

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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

 

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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  详情 回复 发表于 前天 10:34

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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

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

 

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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)  详情 回复 发表于 前天 11:35

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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


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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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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  详情 回复 发表于 前天 11:37
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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

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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  详情 回复 发表于 前天 12:51

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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

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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。

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用对数放大器如何?

 


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