三年多前，我還在老東家的時(shí)候，曾經(jīng)搞過一陣子低功耗藍(lán)牙，所以原來為了調(diào)試方便，就購買了一款低功耗分析儀- iot-power V1上的電路用來調(diào)產(chǎn)品功耗，下圖是我曾經(jīng)的購買記錄，價(jià)格129塊錢（現(xiàn)在已經(jīng)下架了），某種意義上來說是絕版了：

現(xiàn)在改名為AIR9000P價(jià)格1W5，據(jù)說是內(nèi)部硬件電路進(jìn)行了重構(gòu)。小編并沒有1W5購買新款的AIR9000P，所以對(duì)其是否內(nèi)部硬件重構(gòu)不得而知。這期也并不是AIR9000P的電路分析，本期分析的電路是我曾經(jīng)購買的129元的iot-Power V1上的電路分析。

首先說一下這個(gè)低功耗分析儀的缺點(diǎn)，那就是輸出電壓實(shí)在是太低了，最大支持5V，而且還不能到5V（由于內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)達(dá)不到5V輸出），對(duì)于一些低壓電池供電的產(chǎn)品低功耗來說還可以，但是對(duì)于電壓高輸入的產(chǎn)品，低功耗就完全不能分析了。其他電流分析情況使用還可以，體驗(yàn)一般，畢竟129還要啥自行車。下圖是曾經(jīng)129的iot-power的技術(shù)參數(shù)：

由于本期分析的只是其電流檢測(cè)電路，所以說我們只關(guān)注其電流測(cè)量特性，電流測(cè)量分為4個(gè)方位，分別是200uA，2mA，200mA和2A檔位，具體分辨率和實(shí)際精度如下所示。

電路通過Q23實(shí)現(xiàn)采樣電阻的切換，以及通過Q25實(shí)現(xiàn)電流采樣放大倍數(shù)的切換，電路圖如下所示：

可以看到實(shí)現(xiàn)電流采樣電阻的Q23的連接方式和之前寫過的兩期設(shè)計(jì)是一樣的，是與常規(guī)的設(shè)計(jì)相反，猜測(cè)是通過PMOS內(nèi)部的寄生二極管保護(hù)采樣電阻不過流損毀。

下圖是之前分析過的德州儀器的電流采樣技術(shù)文檔中的電路：

下圖是M5 VA Meter中的電流采樣電路，可以看到這三個(gè)電路的MOS管控制是一樣的，均是與常規(guī)設(shè)計(jì)不同。

電路分析：

電流檔位：200uA檔位

此時(shí)I_RSENSE_SWC輸出高電平，PMOS管Q23截止，電流采樣電阻為100.1Ω；I_PGA輸出低電平，NMOS管Q25截止，電流增益為122.1倍（12.21kΩ/100Ω）；模擬開關(guān)連接到A1，I_ADC采集到的電流為12.22mV/uA，而單片機(jī)的ADC為12bit的ADC，ADC的電壓分辨率為2500/2^12≈0.6mV，所以可以在這個(gè)200uA的量程下可以輕松實(shí)現(xiàn)0.5uA的分辨率。

電流檔位：2mA檔位

此時(shí)I_RSENSE_SWC輸出高電平，PMOS管Q23截止，電流采樣電阻為100.1Ω；I_PGA輸出高電平，NMOS管Q25導(dǎo)通，電流增益為12.2倍（1.22kΩ/100Ω）；模擬開關(guān)連接到A1，I_ADC采集到的電流為12.22mV/10uA。

電流檔位：200mA檔位

此時(shí)I_RSENSE_SWC輸出低電平，PMOS管Q23導(dǎo)通，電流采樣電阻為0.1Ω；I_PGA輸出低電平，NMOS管Q25截止，電流增益為122.1倍（12.21kΩ/100Ω）；模擬開關(guān)連接到A2，I_ADC采集到的電流為12.22mV/mA。

電流檔位：2A檔位

此時(shí)I_RSENSE_SWC輸出低電平，PMOS管Q23導(dǎo)通，電流采樣電阻為0.1Ω；I_PGA輸出高電平，NMOS管Q25導(dǎo)通，電流增益為12.2倍（1.22kΩ/100Ω）；模擬開關(guān)連接到A2，I_ADC采集到的電流為12.22mV/10mA。

至于運(yùn)放和MOS管Q24，是一個(gè)高側(cè)恒流源，這個(gè)電路比較類似之前分析過的一個(gè)恒流源電路的右半部分，感興趣也可以點(diǎn)下圖跳轉(zhuǎn)，本文不再贅述：

選型分析：

然后是電路的元器件選型分析，首先是短路RSENSE電阻的PMOS，選型為SSC8123GN2，選型主要注意點(diǎn)有以下幾個(gè)：Ids漏電流（關(guān)斷的時(shí)候的漏電流），最大通過的電流Id，以及Cgs（關(guān)系到導(dǎo)通速度），Rdson（功耗）。

然后是模擬開關(guān)選擇的是上海貝嶺的BL1551B，價(jià)格大概是2毛錢左右，性價(jià)比是非常的高，選型的話應(yīng)該主要考慮的是其開關(guān)切換速度（關(guān)系到量程的切換速度）：

然后是運(yùn)算放大器選擇是潤(rùn)石的RS8554XP，是一顆低壓的軌到軌輸入輸出的精密運(yùn)放，價(jià)格大概是4塊錢/pcs。輸入失調(diào)電壓電流巨小。其他的參數(shù)也很優(yōu)秀（就是供電電壓范圍很小，最大5.5V）。

然后是電流源部分的MOS管Q24選型是BSS84LT1G，這個(gè)選型沒有太多要求，因?yàn)橐膊蛔叨嗌匐娏?，這個(gè)MOS管處于恒流區(qū)狀態(tài)，價(jià)格大概2毛錢左右。

然后是電流增益切換的MOS管Q25，選擇是常規(guī)的AO3400，這個(gè)主要要求就是Rdson小，沒有其他的要求。大概1毛錢左右。

總結(jié)：

這種分立元件搭建的電流采樣的缺點(diǎn)就是元器件多，外圍器件的離散性都會(huì)關(guān)系到整體產(chǎn)品的最終精度，并且共模電壓得好好的去評(píng)估，需要選擇合適的運(yùn)算放大器。但是這個(gè)的優(yōu)點(diǎn)也很明顯，就是很靈活，就像這個(gè)電路中，可以通過切換Rsense電阻以及切換增益電阻來靈活的設(shè)置不同的量程。

常規(guī)的設(shè)計(jì)可以使用INA199或者INA226類似的集成芯片可以解決，集成的芯片雖然可操作性不大，但是其也更為便捷，且共模電壓輸入范圍高。類似之前幫助群友解決的鋰電池電流采樣的問題，最終就沒有建議他使用分立器件，而是建議他使用INA199：

那么您有沒有什么這種低功耗電流檢測(cè)儀器的電路圖或者PCB實(shí)拍？歡迎評(píng)論區(qū)留言討論！

最后是一些拆解圖（來自B站up  InkNoid）