[发明专利]一种用于微功耗设备的平均功耗测试装置

说明书

一种用于微功耗设备的平均功耗测试装置，属于微功耗检测技术领域。本发明包括可控恒流源、储能电容、负载开关、电容电压检测、测控MCU、以及测控人机接口，可控恒流源与储能电容相连，储能电容与电容电压检测相连，电容电压检测与测控MCU相连，测控MCU与测控人机接口相连，储能电容与负载开关相连，负载开关用于连接被测对象，测控MCU和测控人机接口相配合控制可控恒流源、储能电容、电容电压检测和负载开关工作。本发明采用储能电容为被测对象供电，在被测对象典型的供电电压区间里，通过储能电容消耗的电能和放电时间来计算被测对象的平均功耗，同时通过设置四种不同容值的储能电容，以适应不同功耗的被测对象。

技术领域

本发明属于微功耗检测技术领域，具体是涉及一种用于微功耗设备的平均功耗测试装置。

背景技术

随着便携式电子设备的快速发展，以及物联网系统的普及，大量的电子设备都需要使用电池来供电，这些设备为了能够保证更长的电池工作时间，都必须进行微功耗设计；在某些物联网系统中的设备，有可能使用自发电装置来为系统供电，受限于自发电装置的输出带负载能力，这些设备也必须进行微功耗设计。在进行系统设计时，需要准确获得系统的平均功耗，以与所能够配置的电池放电量匹配来保证电池更换时间；对于自发电供电的装置，系统的平均功耗也必须能够与自发电装置带负载能力匹配。因此，对这一类微功耗系统，在设计、研发和使用过程中，系统的功耗必须能够达到设计要求的指标。

在微功耗系统设计中，首先是低功耗器件的选择，然后是在软件控制下合理进行部件的上电与掉电配置，保证总的平均功耗最低。理论上是可以根据器件手册的功耗数据和它们在系统中工作的时序进行总功耗计算，但是器件手册提供的器件功耗都是一个动态范围，系统中各部分硬件的分时工作时间也可能因为外部因素导致并不固定，而是在一个动态范围变化，导致无法获得一个准确的最终平均功耗结果。故此，除了在设计中进行器件选择和各个器件的动态工作优化外，需要对实际对象的平均功耗进行测试来保证设计达标。

系统功耗的检测理论上是对系统瞬时功率的积分，即对系统的瞬时电压电流乘积进行时间上的累加。无论是使用电池供电和自发电装置供电，微功耗系统的工作电压相对稳定，但是它的工作电流波动却可能很大。以一个带蓝牙上传模块，间歇工作的力监测系统为例，这是常见的微功耗系统例子，它使用应变片桥式力传感器，它在休眠期间，设备全部掉电，控制MCU也深度睡眠，此期间系统总工作电流低于10uA，它唤醒工作期间，传感器采样或者蓝牙模块发送阶段的工作电流大于10mA，工作电流的动态变化范围大于10³数量级。对于微小直流电流测量，目前普遍使用采样电阻做I/V转换，对于10³以上数量级变化的电流范围，如果不切换采样电阻换挡，不可能保证下限最低电流的测量精度，而如果在系统工作于上限最大电流状态下切换了采样电阻到小电流采样状态，因为采样电阻增大了几个数量级，将导致采样电阻上压降过大，在供电电压固定时，总供电电压被采样电阻分走，系统供电电压大幅度跌落，结果是系统崩溃。对于带蓝牙上传模块，间歇工作的力监测系统，它在传感器采样或者蓝牙模块发送阶段的工作是系统内自身同步的，工作时间是ms级别的，外部电流测量装置难以同步切换电流采样电阻，难以具体实现对系统功耗的检测，从而难以获得微功耗设备的平均功耗。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种用于微功耗设备的平均功耗测试装置。