隨著電子技術的發展，電路的集成度和運算數據量顯著增大，這導致電路的功耗急劇增加。同時很多電子產品，如IOT設備、便攜式電池供電產品、汽車傳感器等，為了保證較長時間工作狀態，必須進行低功耗設計，那么如何評估設備的功耗也是非常棘手的事情，接下來分享一些低功耗設備的測試方法。

首先了解低功耗設備的運行特點：

1. 工作模式：用以保證設備基本功能的狀態，此時設備消耗最大的運行電流，運行電流一般在mA或A級別，設計者一般會減少工作模式的時間來減少功耗。

2. 待機模式：待機模式是為工作模式進行預處理或后處理的狀態，一般運行電流在mA級別，該模式下的運行時間也是盡量減少。

3. 睡眠模式：睡眠狀態下設備以極小的電流保證外部喚醒或執行內部周期性喚醒，該模式下運行電流可達到μA甚至nA級別，在保證正常功能要求的情況下會盡可能增加該模式的時間占比，以降低設備的平均電流。

低功耗設備以這三種工作模式交替運行，工作模式和待機模式的運行時間往往只有幾毫秒，用普通的測量儀器很難捕捉到這毫秒級的電流變化，而且同時測試nA到A級別跨度9個數量級的電流，不需要手動切換測試檔位，且能夠快速響應并測試電流變化是測試的關鍵。方法一：分別測試不同模式再進行計算

對于低功耗設備的設計者來說，很容易想到單獨測試三種工作模式的運行電流，再根據其周期占比計算平均功耗的方法。

首先需要可以設定工作模式，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，再根據每種模式的時間比例計算平均功耗。但是這種方式無法以產品的最終狀態進行測試，很難做較大的樣本量測試，而且無法評估在模式切換過程中產生的瞬態電流。

方法二：串聯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，示波器測試的信號也會很小，尤其是睡眠模式下的小電流信號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生的分壓會影響設備的電源穩定。

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，其綜合了數字萬用表、示波器、任意波形發生器和數據記錄儀的功能。

但是N6705C 的本質也是一個直流電源，更多時候我們需要評估自己設備的電源模塊或電池供電的情況下的運行狀態，N6705C就沒辦法評估外置電源的輸出功率，同時其售價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，實時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，無需手動切換測試檔位；

最高達100kHz的采樣率，可以捕捉μs級的瞬態電流；

通過高速USB與主機通訊，使用電腦軟件查看測試結果和測試波形；

可以本地保存測試數據，軟件能夠輕松處理上億的測試數據量；

隔離設計，增加穩定性，保護通訊接口；

測試連接簡單，體型小巧便攜，千元級的價格......

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，重點關注三個接口：

USB口：使用USB數據線連接電腦，電腦通過USB口給儀器供電，同時與設備進行通訊，打開PowerScope Sight軟件，軟件自動與設備連接；

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（根據儀器型號確認）；

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軟件就可以實時查看電流電壓和功率的波形以及測試的結果，測試的結果包括電流（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的電流和功耗，完美的實現對低功耗設備的評估測試。

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審核編輯 黃宇