電池供電的可穿戴醫療產品, 如動態血糖檢測儀, 植入性心臟起搏器等,產品的功耗和電池性能直接影響設備的續航、可靠性和患者安全。
智能可穿戴、低功耗藍牙、RFID標簽、微處理器MCU、電池保護IC和電量計等等,其功耗的高低都直接決定產品的續航。這些產品的典型功耗, 基本上處于納安級別。

精確測量和評估這些微功耗產品的功耗特性,示波器肯定是不行。
有工程師會想到數值萬用表,例如是德科技的34465A 高性能六位半數字萬用表。這款萬用表的最小量程是10uA ,測量納安級的電流,看似問題不大。但萬用表在測量電流時,需要利用內部的分流電阻。在10uA 量程時,分流電阻是1K 歐姆, 直接串在回路中,這無疑回對產品的正常工作產生巨大的影響, 難以獲得精確的測量。

Keysight 34465A 六位半數字萬用表

萬用表電流測量的示意圖
Keysight 34465A在不同電流量程時的分流電阻值

很顯然,用萬用表的測量,是侵入性的測量,不僅測量準確性會被質疑,還有可能影響產品的正常工作。
這時,我們需要考慮另外一個手段,就是利用源表。
例如是德科技的B2900系列,它廣泛用于半導體器件、先進材料、發光器件與光通信等行業,測量器件的伏安(I-V)特性曲線、低至皮安pA、飛安fA級器件的暗電流。
利用源表測量微功耗, 有以下幾個好處
1.同時具備電源供電和電流測量的能力。電流測量不會因分流電阻造成回路壓降。
2.電流測量范圍,可以從飛安級到安培級,跨了10的15次方以上。
3.六位半的測量分辨率,確保了高精度。
4.100kSa/s 的采樣率,確保了動態電流的測量能力。
5.模擬電池的能力,可以模擬電池供電環境,精確評估功耗特性和續航能力。這點很重要!
是德科技最新版本的PW9253A電池模擬軟件增加了對B2900C系列精密源表的支持,工程師可以通過實時電流波形和累積電量,得到低至納安nA級電流特征。如下圖所示,2分鐘時間內,產品累積電量15.5uAh,總電量除以總時間即可獲得平均功耗 465uA,波形上峰值電流31.398mA。

Keysight PW9253A(PathWave Advanced Battery Test and Emulation)軟件是一款強大的電池測試與電池模擬器軟件,用于研發和驗證過程中對電池模型生成、功耗分析、電池模擬的一體化需求。

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是德科技(NYSE:KEYS)啟迪并賦能創新者,助力他們將改變世界的技術帶入生活。作為一家標準普爾 500 指數公司,我們提供先進的設計、仿真和測試解決方案,旨在幫助工程師在整個產品生命周期中更快地完成開發和部署,同時控制好風險。我們的客戶遍及全球通信、工業自動化、航空航天與國防、汽車、半導體和通用電子等市場。我們與客戶攜手,加速創新,創造一個安全互聯的世界。了解更多信息,請訪問是德科技官網www.keysight.com.cn。
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原文標題:納安級微功耗分析,示波器不行、萬用表不靠譜……那咋整?
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ADI公司發布集成精密庫侖計數器的納安級功耗原電池SoH監控器
使用是德科技B2900C系列精密源表進行納安級微功耗分析
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