原创 高峰值电流的无缝测量方法 – 程控电源技术和应用（36）

   在文章零压降动态电流测量–程控电源技术和应用（33）中，我们谈到了 Agilent N6781A 2象限 SMU 电源模块零压降测量动态电流的能量。就是将 N6781A 串联在电流回路中，充电电流表的角色。 N6781A 具有无缝测量范围切换特性，可测量从纳安级至 +/-3 A 的最大电流值。 当然，安捷伦的N6782A电源模块也有同样的功能。 但有些工程师希望利用这个方法，测量更高的动态和峰值电流。当然，一个方法就是采用安捷伦最新的APS电源。另一个方法，也可以利用现有的N6782A SMU电源模块，配合N6705直流电源分析仪中的更大电流的模块一同来使用。

有位用户使用N6782A已经很长时间了，他非常喜欢 N6782A 的功能。 但他有个的产品，在待机和休眠状态下，耗电电流在几微安， 一旦被唤醒， 产品进入工作状态，其工作电流可以到达 6A， 甚至更高。 N6782A 的电流为 +/- 3 A，不足以满足这个产品的测试要求。 我们为他设计了一个巧妙的方法，利用N6705B直流电源分析仪和N6782A SMU模块，再配上另外一个高性能、大电流的模块，一起完成这项工作。图1是系统设置.

图 1：与处于活动状态的大电流结合时，微安电流测量的设置

    在这个系统配置中，N6705B主机不仅装入了N6782A SMU模块，还插入了N6752A 自动量程的高性能模块，100W功率，50V的最大电压和10A的最高电流，用这个模块为被测件提供更高的功率。 N6782A 可作为零压降的电流表使用，与 N6752A 的输出端串联。当电流范围在几微安至 +/- 3 A 之间时，电流直接通过N6782A，将其输出电压保持在零，它就工作在零阻抗的电流测量状态。一旦电流超过 +/- 3 A 时，N6782A 会启用电流限制功能，输出端上的电压升高，是其中一个背靠背连接的钳位二极管打开，超过3A的电流通过这个二极管流过。 通过图 2 中的 14585A 软件可以观察到上述情景。蓝色轨迹是 N752A 的输出电流。中间的黄色轨迹是 N6782A 的电流，顶部的黄色轨迹是N6782A 的电压。此时的峰值电流，由N6752A模块直接测量，最高可达10A。

图 2：14585A 软件捕获了图 1 设置中的电流和电压信号

图 2 中，我们把测量标尺放置了睡眠电流上，根据 N6782A 的测量回读可知，电流平均值仅为 1.458 微安。这都要归功于零压降的工作特性。由于 N6782A 的输出电压此时保持为零，二极管内不会有电流经过。如果使用传统的电流表或分流器，电压将会升高，电流将会流经二极管，从而干扰测量。现在，用户能够通过N6782A测量睡眠时微安级的电流， 而出现工作状态的高峰值电流时，转为利用 N6752A测量。

类似的，另一个用户希望能够执行电池耗尽过程的测试。 N6781A 采取零压降电流测量模式，记录电池电流，于此同时，N6781A上还有一个单独的数字电压表，可同电压下降过程，如果电流在3A一下，这种测试方法就非常理想。但用户有更高功率的器件，这个器件在启用时会消耗3 A以上的电流，超出了 N6781A 的电流限制。电流限制可能导致 N6781A 退出零压降的电流测量模式，器件也可能受到过低电压的影响自动关闭。对这个测量，我们可以采用类似的解决方案：将背靠背连接的二极管添加到 N6781A，如图 3 所示。任何超过 3 A 的电流都会流经二极管。使用肖特基二极管时，短时峰值电流一旦超过3A，电池电压会暂时下降十分之几。用户能够使用 N6781A 进行电池耗尽过程的测试，并通过 14585A 软件记录全部结果！

图 3：Agilent N6781A 电池耗尽测试设置，使用钳位二极管，峰值功率超过3A

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