功耗測試儀Power Monitor被國產(chǎn)Power Monitor mini PK了

本人研發(fā)工程師一枚，從事智能穿戴和AI行業(yè)，平時除了本職工作之外，還喜歡關(guān)心一下當下的政策，可能跟我閑暇時間看看A股有關(guān)吧。

今年的兩會，不知道有沒有像我一樣的工程師關(guān)注了，其中有一個點讓我深受感觸，就是科學儀器提案：”關(guān)注國產(chǎn)替代，大力發(fā)展高端儀器儀表”。非常多的代表都基于此發(fā)表了觀點，從中我看到了兩個詞，研發(fā)和替代。研發(fā)固然是重要的，但是替代更重要，也需要我們科技類的公司和工程師要勇于去用，敢于取用，用的多了，也便完成了替代。

功耗測試儀Power Monitor是美國Monsoon公司的一款電流分析儀，也叫功耗測試儀，雖然字面上的意思是電源監(jiān)控器，但這并不重要，實際上就是一款兼?zhèn)?a target="_blank">電源和測量電流功能的設(shè)備。

Power Monitor這款設(shè)備的市面價格并不是很美好，大家可以搜一下，京東上的價格在9800人民幣。我記得在2016年的時候我就使用過這款設(shè)備，當時使用起來還是比較開心的，主要是因為公司采購的Keysight N6705設(shè)備總是被同事們使用著，所以只能退而求其次，而且當時市面的可選類似的可以測試微安級到安培級的分析設(shè)備真的太少了，而且都是非常昂貴的，國產(chǎn)的設(shè)備基本上看不到。

但最近終于找到一款性價比和性能都非常好的國產(chǎn)功耗測試儀：Power Monitor Mini。

首先申明下，本人并不是在做廣告，是真實的從本行業(yè)功耗測試的各個維度上，將兩者進行對比一下，同時也和大家分享一下，我們國產(chǎn)的儀器儀表設(shè)備的性能真的可以替代那些外國貨。

話不多說，現(xiàn)在咱就開始進行對比測試。測試對比的內(nèi)容包括兩個方面：

靜態(tài)電流測試對比；

動態(tài)電流測試對比；

【靜態(tài)電流測試篇】

分別使用美國Power Monitor設(shè)備和國產(chǎn)Power Monitor Mini設(shè)備（可簡稱為Power Mini），按照空載以及一些電阻負載進行電流測試對比。Power Monitor對應(yīng)的上位機軟件工具是Power Tool，Power Monitor Mini對應(yīng)的上位機工具是Esight。

空載電流對比

兩個功耗分析儀均設(shè)置2V電源輸出，輸出端不接任何負載，進行空載下的底噪電流對比。從下圖中可以看到：Power Monitor設(shè)備的平均底噪為20uA+，同時瞬態(tài)的底噪電流有可能達到40uA。Power Mini設(shè)備的平均底噪為5nA左右，而瞬態(tài)的底噪電流也只有可nA級別的波動?？梢奝ower Monitor完全不能準確的測試20uA以下的小電流，而Power Mini測試的精度可以到達nA級別，更重要的是Power Mini還具有電流底噪校零功能，可以將那幾個nA的底噪校零到0nA。

10M電阻負載電流對比

現(xiàn)使用10M的電阻負載進行測試對比，兩個功耗分析儀均設(shè)置2V電源輸出，理論上負載電流值為200nA。細心的小伙伴應(yīng)該從下圖觀察到了，電阻負載并不是一個純的電阻負載，而是并上了一個電容，這其實是我為了真實的模擬測試負載，因為我們平時在評估一些器件芯片的開發(fā)板，或者一些具體的產(chǎn)品功耗時，電容在大部分情況下都是存在的。

從下圖中可以看到：Power Monitor設(shè)備的測試電流依舊保持底噪電流20uA的數(shù)值，但Power Mini設(shè)備的測試電流為216nA，我們排除電源的輸出紋波的影響以及電阻精度的影響，這個測試的電流值基本上和理論值接近，可見國產(chǎn)Power Mini設(shè)備可以檢測到微小電流，而國外的這款Power Monitor設(shè)備完全檢測不到。

1M電阻負載電流對比

為了進一步驗證對比，我們再次使用1M的電阻負載進行。兩個功耗分析儀均設(shè)置2V電源輸出，理論上負載電流值為2uA。

從下圖中可以看到：Power Monitor設(shè)備的測試電流依舊保持底噪電流20uA的數(shù)值，并不能檢測到2uA的電流。

但Power Mini設(shè)備的測試電流為2.111uA，同樣，排除電源的輸出紋波的影響以及電阻精度的影響，這個測試的電流值基本上和理論值接近，可見國產(chǎn)Power Mini設(shè)備的微小電流測試功能還是不錯的，這個微小電流測試功能也完全碾壓國外的這款Power Monitor設(shè)備。

10K電阻負載電流對比

為了滿足Power Monitor設(shè)備的測試范圍，我們使用10K的電阻負載進行。兩個功耗分析儀均設(shè)置2V電源輸出，理論上負載電流值為200uA。

從下圖中可以看到：Power Monitor設(shè)備的測試電流為0.22mA，我們假設(shè)Power Monitor設(shè)備的電流底噪為20uA，那么10K的電阻負載的測試電流確實為200uA。但是如果我們假設(shè)Power Monitor設(shè)備的電流底噪為25uA，那么10K的電阻負載的測試電流為195uA。

Power Mini設(shè)備的測試電流為202.131uA，同樣，排除電源的輸出紋波的影響以及電阻精度的影響，這個測試的電流值基本上和理論值接近，測試的精度可為1%。可見國產(chǎn)Power Mini設(shè)備的測試精度也是非常不錯的?，F(xiàn)在低功耗的MCU、SOC以及一些傳感器的電流都是非常的低了，幾個uA的休眠電流已經(jīng)是非常常見的，這就更需要小電流測試功能的測試設(shè)備，國產(chǎn)的Power Mini功耗測試設(shè)備卻做到了這一點。

1K電阻負載電流對比

我們使用1K的電阻負載進一步測試對比mA級別的電流精度。兩個功耗分析儀均設(shè)置2V電源輸出，理論上負載電流值為2mA。

從下圖中可以看到：Power Monitor設(shè)備的測試電流為2.02mA，我們假設(shè)Power Monitor設(shè)備的電流底噪為20uA，那么1K的電阻負載的測試電流確實為2mA。

Power Mini設(shè)備的測試電流為2.004mA，與理論值基本上保持一致，測試的精度也是小于1%，可見國產(chǎn)Power Mini設(shè)備的mA級別的小電流測試精度也是非常不錯的。

100Ω電阻負載電流對比

我們使用100Ω的電阻負載測試對比mA級別稍大一些的電流精度。兩個功耗分析儀均設(shè)置5V電源輸出，理論上負載電流值為50mA。

從下圖中可以看到：Power Monitor設(shè)備的測試電流為49.87mA，如果排除電源的輸出精度的影響以及電阻精度的影響，這個測試的電流值與理論值相差130uA，誤差精度為0.26%，可見測試精度小于1%。

Power Mini設(shè)備的測試電流為50.158mA，與理論值相差158uA，誤差精度為0.31%，可見測試精度也是小于1%的。國產(chǎn)Power Mini設(shè)備的mA級別的稍大電流測試精度也是非常不錯的。

【動態(tài)電流測試篇】

分別使用美國Power Monitor設(shè)備和國產(chǎn)Power Monitor Mini設(shè)備（可簡稱為Power Mini），按照一些產(chǎn)品負載進行電流測試對比。Power Monitor對應(yīng)的上位機軟件工具是Power Tool，Power Monitor Mini對應(yīng)的上位機工具是Esight。

智能手環(huán)電流對比

兩個功耗分析儀均設(shè)置成電池電壓3.8V輸出，給待測手環(huán)產(chǎn)品供電。分別在手環(huán)產(chǎn)品工作在idle狀態(tài)和休眠狀態(tài)下的電流值進行測試對比。

從下圖中可以看到：Power Monitor設(shè)備測試手環(huán)的休眠電流顯示為0.08mA，由于Power Monitor設(shè)備的底噪電流為20uA+，所以測試的手環(huán)休眠電流應(yīng)該為50uA多。Power Mini設(shè)備測試手環(huán)的休眠電流顯示為52.11uA。

為了確認電流的準確性，我們同樣使用Keysight的N6705設(shè)備進行同比測試一下手環(huán)的休眠電流。下圖的N6705設(shè)備測試的平均電流顯示的為57.454uA。

從下圖中可以看到：Power Monitor設(shè)備測試手環(huán)的idle狀態(tài)電流顯示為0.12mA，由于Power Monitor設(shè)備的底噪電流為20uA+，所以測試的手環(huán)休眠電流應(yīng)該為90uA多。Power Mini設(shè)備測試手環(huán)的休眠電流顯示為88.57uA。

同樣為了確認電流的準確性，我們同樣使用Keysight的N6705設(shè)備進行同比測試一下手環(huán)的idle狀態(tài)下的電流。下圖的N6705設(shè)備測試的平均電流顯示的為89.877uA。

總結(jié)一下手環(huán)的兩個狀態(tài)的電流測試數(shù)據(jù)，我們以十幾萬元價格的N6705設(shè)備的測試數(shù)據(jù)作為標桿，那么可以得到美國Power Monitor設(shè)備和國產(chǎn)Power Monitor Mini設(shè)備（可簡稱為Power Mini）的動態(tài)電流測試的誤差在1~5uA左右，精度均為1%。所以，從動態(tài)小電流的測量精度上看，國產(chǎn)Power Monitor Mini設(shè)備與美國Power Monitor設(shè)備完全可以打個平手。

4G/LTE通信產(chǎn)品電流對比

兩個功耗分析儀均設(shè)置成電池電壓3.8V輸出，給待測4G通信產(chǎn)品供電。分別在4G通信產(chǎn)品進入某工作狀態(tài)下的電流值進行測試對比。

從下圖中可以看到：Power Monitor設(shè)備測試4G通信產(chǎn)品某工作狀態(tài)下的電流顯示為24.69mA，由于Power Monitor設(shè)備的底噪電流為20uA+，所以測試的實際電流值應(yīng)該為24.67mA。Power Mini設(shè)備測試4G通信產(chǎn)品某工作狀態(tài)下的電流顯示為24.648mA，此電流值與Power Monitor設(shè)備的測試值基本上是一致的，相差僅20uA。

手機產(chǎn)品電流對比

兩個功耗分析儀均設(shè)置成電池電壓4.2V輸出，給待測手機產(chǎn)品供電。分別查看一下手機開機時候的電流情況。需要強調(diào)一下，因為試了好幾次Power Monitor設(shè)備設(shè)置成3.8V輸出時，手機開機的時候不斷的重啟，可能由于大電流跌落導致，這里也不再深究。但是Power Mini設(shè)備輸出3.8V，手機是可以正常開機的。為了條件統(tǒng)一，所以兩個功耗分析儀均設(shè)置成4.2V輸出進行測試。

實際上對手機開機的電流平均值的測試意義并不大，因為從手機注網(wǎng)的角度上看，每次測試的電流平均值或多或少都是有些差異。所以，本次的測試對比的目的就是查看兩個功耗分析儀對手機開機的峰值電流的檢測。

從下圖中可以看到：Power Monitor設(shè)備測試電流峰值為3.4A左右，Power Mini設(shè)備測試的電流峰值（最大值）顯示為3.461A，此電流峰值與Power Monitor設(shè)備的測試值基本上是一致的?？梢妵a(chǎn)Power Mini設(shè)備的在大電流檢測下也是不錯的。

以上就是本人從靜態(tài)負載和動態(tài)負載兩個維度，將國產(chǎn)的功耗測試儀Power Monitor mini和國外的功耗分析儀Power Monitor進行了對比，從精度和性能上來看，兩者基本上差異不大，國產(chǎn)的功耗測試儀Power Monitor mini完全可以替代Power Monitor設(shè)備。而且從微小電流的測試角度看，Power Monitor mini完勝。

關(guān)注國產(chǎn)替代，大力發(fā)展高端儀器儀表，這是兩會的內(nèi)容，也是我們科技產(chǎn)品的需求。希望國產(chǎn)設(shè)備越來越好，越來越多的支持者。

最后，希望大家也多多支持國產(chǎn)儀器儀表設(shè)備，助力國產(chǎn)儀器儀表設(shè)備。

審核編輯 黃宇