Cómo Medir el Consumo de Energía Extremadamente Bajo de los Dispositivos de Alimentación?

Question

Esto puede ser noticia vieja en una mitad de una década o dos, pero hoy por hoy los medios, me refiero a la electrónica de prototipos y diseños que iba a dibujar en una µA (uA) y aun nA de las actuales.

Algunos de los recientes Mcu, tales como SAMD21 que estoy utilizando atm están armados con relojes internos, tales como ,siempre, de Ultra Bajo consumo Interno de 32 khz RC Osciladores que atraerían sólo 125nA, y todo el microcontrolador es capaz de consumir tan sólo 6.2 µA en modo de ESPERA con un RTC.

En este tipo de corriente de reposo y niveles de consumo de energía de la más pequeña de las limitaciones en la maquinaria interna de la banca de los dispositivos de medición, tales como multímetros y osciloscopios podría añadir un poco justo de error para el total de la medición o incluso medir un plano erróneas valor en situaciones como un relé diferentes patadas en cuando se cambia la resolución de 6 a 8 decimales de precisión en su multímetro.

¿Cuál es el método más preciso para medir el total de corriente de reposo/consumo de energía de este tipo de aplicaciones?

También sería un bono si el método son un osciloscopio (CRO) que también es capaz de capturar extremadamente breves picos de corriente para cuando el dispositivo se despierta para hacer una medición o enviar datos a través de la radio.

Answer 1

Una solución es utilizar un amplificador de instrumentación para medir la caída de voltaje a través de un resistor de derivación. Estos están diseñados para ofrecer una muy alta impedancia de entrada a ambas entradas del amplificador (en exceso de 1 giga-ohm), a la vez que permite amplificar esta señal relativamente grandes factores (1000x no es raro). Tenga en cuenta que el hecho de que hay una muy alta impedancia de entrada no es demasiado terriblemente importante para esta aplicación en particular, sin embargo el factor de amplificación es.

El esquema básico se parece a esto (estoy usando IA es un paquete independiente para un amplificador de instrumentación; a menudo, estos externo ganancia de resistencia así que usted puede elegir cualquier ganancia que usted desea):

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

El gran factor de amplificación permite el uso de una relativamente pequeña resistencia de sensado, la mitigación de una gran parte del efecto de la carga de tensión en el DUT.

Si usted simplemente está buscando para comprar un off-the-shelf solución que hace esto, usted podría mirar en algo así como el uCurrent. Probablemente hay también específica de IC diseñado para este rango de corriente.

Dado que las salidas de estos tipos de sensores de corriente es sólo una relativamente aislado de voltaje analógico, puede utilizar cualquier modelo de osciloscopio o medidor de voltaje para medir la corriente.

Estos dispositivos muy simples son lo suficientemente buenas para que las cosas en el nano y micro amperios rangos y son relativamente fáciles de usar.

Incluso pequeñas corrientes (pico o fempto amperios rangos), no están especialmente diseñados chips como el LMP7721, junto con un par de páginas de notas de aplicación sobre la baja de diseño actual. Es poco probable que usted querrá algo como esto para la medición de potencia consumo de corriente. Estos suelen ser utilizados por la comunidad científica para la medición de las salidas de los sensores (fotodiodos/otros muy bajos sensores de corriente).

Answer 2

La solución profesional es el uso de una lo suficientemente buena banco multímetro.

He conocido a gente que mide el promedio de consumo de corriente (< 10µA) como parte de su desarrollo de software de rutina, el uso de algo como un Keysight 34465A con los 50000 mediciones de la/s opción.

Answer 3

Un off-the-shelf es una solución de uCurrent de CMicrotek, vale la pena el precio. Me pueden medir fácilmente 1uA corrientes. Con un ámbito de aplicación puedo ver cuando las diferentes funciones de mi aplicación se está ejecutando. Se puede conectar a un ámbito o un sobremesa voltímetro.