隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電路的集成度和運(yùn)算數(shù)據(jù)量顯著增大，這導(dǎo)致電路的功耗急劇增加。同時(shí)很多電子產(chǎn)品，如IOT設(shè)備、便攜式電池供電產(chǎn)品、汽車傳感器等，為了保證較長時(shí)間工作狀態(tài)，必須進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì)，那么如何評(píng)估設(shè)備的功耗也是非常棘手的事情，接下來分享一些低功耗設(shè)備的測試方法。

首先了解低功耗設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)：

1. 工作模式：用以保證設(shè)備基本功能的狀態(tài)，此時(shí)設(shè)備消耗最大的運(yùn)行電流，運(yùn)行電流一般在mA或A級(jí)別，設(shè)計(jì)者一般會(huì)減少工作模式的時(shí)間來減少功耗。

2. 待機(jī)模式：待機(jī)模式是為工作模式進(jìn)行預(yù)處理或后處理的狀態(tài)，一般運(yùn)行電流在mA級(jí)別，該模式下的運(yùn)行時(shí)間也是盡量減少。

3. 睡眠模式：睡眠狀態(tài)下設(shè)備以極小的電流保證外部喚醒或執(zhí)行內(nèi)部周期性喚醒，該模式下運(yùn)行電流可達(dá)到μA甚至nA級(jí)別，在保證正常功能要求的情況下會(huì)盡可能增加該模式的時(shí)間占比，以降低設(shè)備的平均電流。

低功耗設(shè)備以這三種工作模式交替運(yùn)行，工作模式和待機(jī)模式的運(yùn)行時(shí)間往往只有幾毫秒，用普通的測量儀器很難捕捉到這毫秒級(jí)的電流變化，而且同時(shí)測試nA到A級(jí)別跨度9個(gè)數(shù)量級(jí)的電流，不需要手動(dòng)切換測試檔位，且能夠快速響應(yīng)并測試電流變化是測試的關(guān)鍵。方法一：分別測試不同模式再進(jìn)行計(jì)算

對(duì)于低功耗設(shè)備的設(shè)計(jì)者來說，很容易想到單獨(dú)測試三種工作模式的運(yùn)行電流，再根據(jù)其周期占比計(jì)算平均功耗的方法。

首先需要可以設(shè)定工作模式，并在該模式下保持，然后用萬用表等工具測試不同模式下的電流，再根據(jù)每種模式的時(shí)間比例計(jì)算平均功耗。但是這種方式無法以產(chǎn)品的最終狀態(tài)進(jìn)行測試，很難做較大的樣本量測試，而且無法評(píng)估在模式切換過程中產(chǎn)生的瞬態(tài)電流。

方法二：串聯(lián)電阻用示波器測試壓降

這也是一種比較簡單的方式，將小電阻串聯(lián)在該模塊輸入電源的入口，比如1歐姆的電阻，然后用示波器測試電阻兩端的電壓差，該電壓差除于電阻值，將得到精確的電流值。如圖所示：

如果電阻選擇太小，示波器測試的信號(hào)也會(huì)很小，尤其是睡眠模式下的小電流信號(hào)甚至可能被噪聲淹沒，如果電阻選擇比較大，在工作模式下電阻產(chǎn)生的分壓會(huì)影響設(shè)備的電源穩(wěn)定。

方法三：電源分析儀

Keysight N6705C 直流電源分析儀可以更快向被測器件輸入直流電壓和電流以及測量這些電壓和電流，其綜合了數(shù)字萬用表、示波器、任意波形發(fā)生器和數(shù)據(jù)記錄儀的功能。

但是N6705C 的本質(zhì)也是一個(gè)直流電源，更多時(shí)候我們需要評(píng)估自己設(shè)備的電源模塊或電池供電的情況下的運(yùn)行狀態(tài)，N6705C就沒辦法評(píng)估外置電源的輸出功率，同時(shí)其售價(jià)和較大的體積也將很多工程師拒之門外。那么有沒有更順手的測試工具呢？有！接下來介紹一款非常適合低功耗測試的神器。

方法四：低功耗測試神器

有一款神器：

它可以連接電源和待測器件中間，實(shí)時(shí)檢測待測器件的消耗；

它最大可以測試±60V的直流電壓，可測試50nA-10A的電流，無需手動(dòng)切換測試檔位；

最高達(dá)100kHz的采樣率，可以捕捉μs級(jí)的瞬態(tài)電流；

通過高速USB與主機(jī)通訊，使用電腦軟件查看測試結(jié)果和測試波形；

可以本地保存測試數(shù)據(jù)，軟件能夠輕松處理上億的測試數(shù)據(jù)量；

隔離設(shè)計(jì)，增加穩(wěn)定性，保護(hù)通訊接口；

測試連接簡單，體型小巧便攜，千元級(jí)的價(jià)格......

這就是為低功耗測試量身定做的神器—PowerScope直流功率分析儀。

使用很簡單，重點(diǎn)關(guān)注三個(gè)接口：

USB口：使用USB數(shù)據(jù)線連接電腦，電腦通過USB口給儀器供電，同時(shí)與設(shè)備進(jìn)行通訊，打開PowerScope Sight軟件，軟件自動(dòng)與設(shè)備連接；

電源輸入端：香蕉頭連接器，用于連接被測器件的供電電源，最大輸入電壓是32V或60V（根據(jù)儀器型號(hào)確認(rèn)）；

電源輸出端：香蕉頭連接器，用于連接被測器件，最大輸出電流不超過10A。

連接后，通過PowerScope Sight軟件就可以實(shí)時(shí)查看電流電壓和功率的波形以及測試的結(jié)果，測試的結(jié)果包括電流（最大值、最小值、平均值）、電壓（最大值、最小值、平均值）、功率（最大值、最小值、平均值）、電量、能量等信息。因此不僅僅可以測試平均電流，還可以查看和分析瞬態(tài)的電流和功耗，完美的實(shí)現(xiàn)對(duì)低功耗設(shè)備的評(píng)估測試。

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審核編輯 黃宇