피코 암페어에서 전류를 측정하는 방법

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피코 암페어 범위에서 마이크로 컨트롤러의 저전력 소비를 확인해야합니다 . 밀리 암페어 를 측정 할 수있는 멀티 미터 만 있고 0으로 표시됩니다.

피코 암페어를 측정하는 쉽고 정확한 방법이 있습니까?

current-measurement

— 테디
소스

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쉬운 경우 멀티 미터에 옵션이있을 수 있습니다. 그리고 왜 피코 앰프가 µC, 휴면 모드의 나노 암페어에 중요한지 이해하는데 어려움을 겪고 있습니다. 그러나 피코는 우리가 이미 그렇게 멀었습니까?

— 아스날

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아마도 eevblog.com/projects/ucurrent를 확인할 수는 있지만 마이크로 컨트롤러의 경우 시간이 많이 걸리는 것 같습니다. 왜 실제로 측정하고 싶습니까? 물론 무언가를하고있을 때 더 오랜 시간 동안 평균 전류를 원하십니까?

— PeterJ

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어떤 종류의 배터리? 자체 방전 전류는 측정하는 전류가 얼마나 큰지에 대한 좋은 힌트를 제공합니다. 표준 CR2032의 누설 전류는 ~ 0.2µA이므로 picoAmps로가는 것이 문제가되지 않습니다.

— 아스날

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펨토 커런트 측정에 관한 Bob Pease (그리고 누설을 피하기 위해 필요한 특별한주의 사항) electronicdesign.com/test-amp-measurement/…

— pjc50

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의사가 주문한 내용 : hackaday.com/2015/08/26/data-logging-in-the-picoampere-range 가 sigzig.com/blog/2015/8/18/에 연결됨

— Russell McMahon

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알려진 전압으로 충전 된 커패시터로 마이크로 컨트롤러에 전원을 공급하십시오. 적절한 시간 동안 기다린 다음 전압을 측정하십시오. delta-V와 C의 전류를 계산하십시오. (충분한 임피던스를 가진 미터기가 없으면 추가 전류를 끌어 올 수 있기 때문에 전압을 연속적으로 측정하지 마십시오.) 정전 용량이 알려진 커패시터가 필요합니다. 그러나 핀치에서 알려진 저항을 통해 방전시켜 동일한 방식으로 커패시터를 측정 할 수 있습니다.

의견에서 알 수 있듯이 다른 전류 경로는 커패시터 방전 (자기 방전 포함)에 기여할 수 있습니다. UC를 제거한 상태에서 측정을 반복하고 어떤 값을 제공하는지 확인할 수 있습니다. 그런 다음 설계에서 이러한 '기타'전류를 실제로 피할 수 있는지 생각할 수 있습니다.

배터리 자체 방전 및 / 또는 노화를 잊지 마십시오!

당신이 목표로 칩의 전원 차단 모드를 너무 '볼'수 있다면 커패시터를 사용할 수 있고, 정기적으로 전원 공급 장치에 연결하는 간단한 회로를 구축하십시오 (가능한 경우 uC의 활동주기와 동기화되면 실제로 누설 전류가 적습니다!), 스코프에서 C의 전압을 관찰하십시오 (스코프 임피던스는 UC의 전류 소비보다 높아야합니다. 또는 uC의 활동주기가 충분히 짧으면 AC 커플 링을 사용할 수도 있습니다). 고전류 및 저 전류 소비의 시간별 분할과 두 모드의 전류를 모두 확인하십시오.

— Wouter van Ooijen
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커패시터 누설 전류는이 방법과 목표 전류 영역에서 문제가 될 수 있습니다. 커패시터 크기는 전압이 너무 많이 떨어지지 않도록 선택해야합니다.

— 아스날

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@Arsenal : 1nA 전류는 1 초에 10nF 커패시터 0.1V를 방전합니다. 이러한 정전 용량 범위에서 사용할 수있는 저 누설 커패시터 기술이 많이 있습니다. 그러나이 범위의 전류 측정은 항상 어려운 문제입니다. 가능한 모든 누출 경로에주의를 기울여야하기 때문에 표면 오염이 일반적인 문제입니다.

— Dave Tweed

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또한 커패시터만으로 (자체 방전 테스트를 위해) 또는 미터를 지속적으로 연결하여 (미터 + 커패시터 방전이 어떤 영향을 미치는지 확인) 몇 가지 테스트를 더 수행하고 모든 시나리오를 비교하여 각각의 양을 알아낼 수 있습니다 특정 손실은

— user2813274

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내가 사용한 간단한 방법은 저항을 마이크로 전원과 직렬로 연결하고 커패시터와 병렬로 연결하는 것입니다. 이 경우 커패시터의 누출은 중요하지 않습니다.

예를 들어 공급 전류가 10nA를 넘지 않아야한다고 생각하면 1uF 세라믹 커패시터와 병렬로 10M 1 % 값의 저항을 사용할 수 있습니다. 그러면 10nA에 대해 100.0mV가 제공됩니다 (따라서 전류계의 부담은 0.1V이므로 회로에 과도하게 영향을 미치지 않아야합니다. 입력 전압을 약간 올리면 전압이 약간 떨어지면 전압 강하가 보상됩니다).

그런 다음> 10G 입력 저항 모드의 애질런트 34401과 같이 입력 임피던스가 높은 전압계를 사용하여 10M 저항의 전압을 확인하십시오. 미터의 바이어스 전류는 판독 값에 영향을 주지만 실온에서 30pA (0.3 %) 미만입니다.

10M / 1uF 조합은 매우 낮은 주파수에서 발생하지 않는 한 급상승을 필터링합니다 (예를 들어, 프로세서가 10 초마다 한 번 깨어나고 100usec에 대해 0.5mA를 끌어 오면 제대로 작동하지 않습니다).

— 페페 페니
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마이크로 컨트롤러의 전력 또는 전류 소비는 µC 상태에 따라 매우 불규칙 할 수 있습니다. 예 : 999ms의 경우 1pA, 1ms의 경우 1uA 평균 1.001nA입니다. 멀티 미터가 100ms마다 측정을 수행하는 경우 1.001 nA를 측정하지 않습니다! 이 경우 시간이 지남에 따라 실제 전류를 "볼"수 있도록 저항의 전압을 측정하려면 공급 장치 및 오실로스코프와 직렬로 저항을 사용해야합니다.

— 비펠 렉키
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그런 저항을 알려 주시겠습니까?

— Tedi

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OP가 배터리 수명에만 관심이 있다면 부하의 동적 특성은 그다지 중요하지 않습니다. 그가 실제로 필요한 것은 커패시터 기반 기술이 측정하는 전류 (충전)의 적분입니다.

— Dave Tweed

@DaveTweed 실제로 배터리 수명 동안 동적 특성은 화학 물질이 갑작스러운 변화에 항상 잘 반응하지 않기 때문에 매우 중요 할 수 있지만 실제 질문은 "배터리 수명을 어떻게 추정합니까?" 그래서 나는 멈출 것이다.

— 아스날

또한 uC의 sleep 명령이 제대로 작동하는지 확인하고 싶습니다.

— Tedi

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대부분의 오실로스코프는 채널 입력 임피던스를 지정합니다. 대략 기가 옴 인 경향이 있습니다. 스코프를 uC의 접지 경로에 배치하면 (대부분의 스코프가 채널 접지를 접지에 연결하고 uC의 VDD에 접지를 배치하지 못할 수 있음)이 저항의 전압을 측정하게됩니다. 따라서 실시간으로 uC가 사용하는 전류입니다. 상당히 정확한 측정 값을 제공해야합니다 (1mV => 1pA).

— 데이브
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배터리가 "관리"되는지 여부, 즉 pA 범위의 부하가 배터리 수명에 크게 영향을 미치는지 여부를 살펴 보겠습니다.

스포일러 : 아니요. 1nA 분해능이 가능한 측정조차도 실제로 필요한 것보다 "정확합니다".

최고의 1 차 (충전식이 아닌) 리튬 배터리는 온도 등에 대한 상당한주의를 기울이지 않고 약 20 년의 유효 수명 (약 30 %-70 % 용량 손실)을가집니다. 전형적인 예는 다음과 같습니다.

20 년은 약 175,000 시간이므로 해당 시간 동안 10mAh 손실은 10 / 175,000mA 또는 10,000,000 / 175,000 = 57 = 57,000pA의 전류와 같습니다. 따라서 모든 배터리 크기를 사용하기 위해서는 pA 측정이 필요하지 않습니다.

예를 들어, 20 년 후 보관 수명이 50 % 감소한 50mAh 배터리 (가능한 경우 유용한 방법)는 부하에 대해 25mAh 또는 142,500 pA = 142.5 nA = 0.1425 uA의 평균 전류를 허용합니다. 가장 가까운 평균 부하 전류 nA까지 측정하면 약 1 %의 정확도를 제공하므로 실제보다 훨씬 정확하게 배터리 수명을 추정 할 수 있습니다. 실제적인 변화는 그러한 시도를 망칠 것입니다.

— 러셀 맥 마혼
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