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【硬件篇之功耗测试】

  • 【硬件篇之功耗测试】

  • 已被浏览: 39 次2020年10月10日    来源:  https://blog.csdn.net/lyn631579741/article/details/108924619
  • ? ? ?? 产品的功耗测试 一般分为芯片各支路功耗测试及整机功耗测试。 ? ?? 芯片各支路功耗测试 一是为了确认我们设计是否达到芯片所要求的规格 另一方面也为了降功耗设计 散热设计提供切实的数据? ?? 整机功耗测试 则是为了产品

    ? ?? 产品的功耗测试,一般分为芯片各支路功耗测试及整机功耗测试。

    ? ?? 芯片各支路功耗测试,一是为了确认我们设计是否达到芯片所要求的规格,另一方面也为了降功耗设计,散热设计提供切实的数据;

    ? ?? 整机功耗测试,则是为了产品规格书,输出具体的数据,对于由电池供电的产品,整机功耗低,产品的使用时间长,也可以增加我们的市场竞争力。

    ? ? ? 下面我们也将围绕这两点展开测试工作。

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    名词注解

    芯片各支路功耗:芯片电源按电平种类划分,测出各路功耗值

    单板功耗:是产品电路板总电源处测得电压和电流,得出的功耗值

    整机功耗:完整的产品形态,在电源适配器AC输入端测得的功耗,因为电源适配器有一定的电源转化效率及损耗,所以要计算在内。

    测试方法及仪器选用

    ? ? 电压测试的仪器毋庸置疑,在常规测试中多用数字万用表,精度高,直观性好,而电流测试的测试方法,仪器则种类繁多,各有优劣,下表列举了常见几种测试方式,可以根据自己的实际情况,选择合适的测试方法。

    在下面展示的功耗测试,我们选用TEK示波器+TCP电流钳,配合芯片各支路电源跨接线,可以在单次业务环境中,测试多路电流。

    芯片各支路功耗测试

    使用工具

    - TEK示波器

    - TPC电流探头

    - 数字万用表

    测试步骤

    1、确认我们产品测试样板的外观,功能及性能

    • 在常温下进行试验样品外观检查,无明显损坏,元件掉落,锡球等沾接物;

    • 用万用表检测各DC-DC,LDO电源的输入输出无短路;

    • 单板上电,确认是否正常工作,软件是否为最新版本,及相应的配置是否正确;

    • 单板运行满载业务,确认功能是否OK,性能是否达标;

    2、芯片各支路电源主干路做跨接线

    ? ? ?? 查看原理图及PCB图,确认待测试的芯片各电源(0V9,1V5,3V3等),用烙铁去除主干路的串接0Ω电阻,用一根8~10cm长的导线,焊接在原电阻的两个焊盘,使电源电流流过导线,再给芯片供电。如果硬件设计没有预留串接0Ω电阻,就要童鞋们手工割断主电源线的铜皮,并在两侧焊接跨接导线。准备完毕后,单板再次上电确认功能和性能。

    注意的是:测试点应选在DC-DC电路的滤波电容之后,所有芯片供电支路之前,如果测试点选在电感之后,由于未经过电容滤波,在测试中会引入较大的纹波噪声,影响到电流的测试。

    3、开始测试

    ? ?? 在常温下,单板运行在最大业务,由产品的标准适配器供电,打开示波器和电流探头。示波器常规设置:

    - 功能:打开长余辉,打开快速捕捉

    - 参数设置:带宽设置>500MHz,输入阻抗为50Ω,

    - 显示:纵轴电压档设置为合适状态(波形占屏幕的2/3的位置),时间轴设置200us,

    - 触发模式:选DC触发,触发电压>>检测到最大电压(确保所有波形捕获显示)。

    - 电流探头设置为1A/V档位,并闭合探头夹进行校准。

    -按照电流方向,把探头夹在跨接线,点击示波器run,开始长时间捕获波形,获取20000acqs(或测试时长>5min),读取电流RMS有效值,并关注MAX,MIN值。

    4、读取实时电压:数字万用表,打在直流电压档,表笔点在跨接线焊盘处,测出实时电压值,并记录。

    5、记录所有支路的电流值,电压值,并计算出功率,并与芯片规格对比。

    整机功耗测试

    使用仪器

    - WT300系列功率计

    - 数字万用表

    - 示波器+电流探头

    测试步骤

    1. 实验前,准备一块全新单板,检查单板的外观,功能和性能,如上述要求,完成后,装机为完整的产品形态,准备测试。

    2. 在常温25℃下,按产品的实际运行状态搭建测试环境,单板上电预热一段时间后,开始测试,用电压表和示波器+电流探头测试单板总电源的电压值和电流值,用于计算单板功耗,用功率计测试出整机功耗。

    3. 测试场景覆盖:关机,待机,典型工作状态,极限场景。

    4. 在高温45℃下,重复步骤2,3,得出高温环境下,各测试场景的单板功耗和整机功耗。

    5. 记录所有支路的电流值和电压值,整机功耗,计算出单板功耗和适配器效率。

    重点

    1. 硬件设计应考虑到测试的需求,芯片各电源支路预留测试的0Ω串阻,测试信号引脚最好预留相应的测试点。

    2. 考虑降功耗设计,前期规划出整个单板的电源网络及计算出理论的电流值和功耗值,在设计过程中参考产品方案的设计,为产品的待机,典型工作模式及极限工作模式,设计相应的电源控制电路,为后续的软件功耗优化提供硬件支持。

    3. 高效率的器件应用,在器件选型时,选用低功耗,高效率的元件。

    4. 散热大的元件,如MCU,DDR,电源芯片,晶体等均匀分布,并远离热敏元件。

    5. 阻抗控制,合理的PCB布局,精确的阻抗控制,可以减小射频路径上的损耗。


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    TAG:功耗 硬件 测试

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