Перейти к содержанию

Как измерить ток микроконтроллера в режиме сна?

Обновлено Редакция GAW

Ток сна современных микроконтроллеров — от долей до десятков микроампер. У ATmega328P в режиме Power-down при 3 В даташит даёт 0,1 мкА типично и 5 мкА максимум, а со сторожевым таймером — 4,2 и 10 мкА. Обычный мультиметр с пределом 10 А такие токи просто не покажет: у Fluke 115 и 117 постоянный ток измеряется с разрешением 1 мА.

СпособЧто нужноОграничение
Мультиметр, микроамперный пределприбор с пределом 100 мкА и меньшепадение на шунте прибора при пробуждении
Шунт 1 кОм + милливольтметррезистор и прибор с пределом 600 мВпри 5 мкА это 5 мВ, при 5 мА — 5 В
Шунт + осциллографвидны короткие пробужденияшум и смещение нуля на малых сигналах

Расчёт шунта

Наш расчёт для ATmega328P: при токе сна 5 мкА шунт 1 кОм даёт 5 мВ — на пределе 600,0 мВ мультиметра это 50 единиц младшего разряда, погрешность 0,5 % + 2 единицы — около 5 %. Шунт 100 Ом дал бы всего 0,5 мВ — 5 единиц, и ошибка в 2 единицы уже 40 %. Но при пробуждении ток вырастает до миллиампер — в активном режиме на 8 МГц и 5 В даташит даёт 5,2 мА типично — и на шунте 1 кОм упало бы больше 5 В. Поэтому шунт закорачивают перемычкой или ключом на время работы и размыкают, когда контроллер уснул. Вариант без переключения — диод Шоттки параллельно шунту: во сне падение на шунте мало и диод закрыт, а при пробуждении он ограничивает падение своим прямым напряжением, хотя его ток утечки добавится к измеряемому.

Что ещё учесть

  • Прибор, включённый последовательно, вносит падение напряжения на своём шунте и проводах — Keysight называет это burden voltage и прямо предупреждает об ошибке.
  • Измеряйте ток всей платы и отдельно — микроконтроллера: светодиоды, стабилизатор и мосты USB-UART часто потребляют больше.
  • Отключите отладчик и переходники: через их выводы может течь ток в обход шунта.

Режимы сна и токи разных семейств сравнены в термине «режимы сна микроконтроллера», настройка сна AVR — на странице режимы сна AVR, выбор шунта — в термине «токовый шунт», основы измерения тока — в ответе «Как измерить ток мультиметром?», а падение на шунте прибора с примерами — в термине «burden voltage».

Похожие вопросы

Почему во сне плата Arduino потребляет миллиамперы, а не микроамперы?

Потребляет не только микроконтроллер: светодиод питания, стабилизатор, мост USB-UART и подтягивающие резисторы. Даташит ATmega328P даёт микроамперы для самого кристалла; чтобы их увидеть, измеряют ток голого микроконтроллера или отключают лишнее на плате.

Почему при измерении через мультиметр контроллер не просыпается?

На микроамперном пределе шунт прибора большой, и при пробуждении ток в миллиамперы создаёт на нём заметное падение — Keysight называет эту ошибку burden voltage. Напряжение питания проседает, и контроллер сбрасывается. Шунт на время пробуждения закорачивают перемычкой или ставят предел на миллиамперы.

Можно ли измерить ток сна осциллографом?

Да, через шунт: осциллограф показывает не только среднее, но и короткие пробуждения по таймеру, которые мультиметр усредняет. Для микроамперных токов шунт берут сотни ом и больше и закорачивают его на время активной работы.

Источники

  1. Microchip. ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P Data Sheet (DS40002061B) — табл. 30-5 (ATmega328P, −40…105 °C) — Power-down при 3 В: 0,1 мкА типично и 5 мкА максимум со сторожевым таймером выключенным, 4,2 и 10 мкА — с включённым; Active 8 МГц при 5 В — 5,2 мА типично
  2. Fluke. 114, 115 and 117 True-rms Multimeters, Users Manual (PN 2572573, July 2006, Rev. 1, 2/07) — постоянный ток от 0,001 до 10 А (115 и 117), пределы 6,000 А и 10,00 А; постоянное напряжение — предел 600,0 мВ с разрешением 0,1 мВ, погрешность 0,5 % + 2 единицы
  3. Keysight. Truevolt Series Digital Multimeters, Operating and Service Guide (9018-03876) — пределы постоянного тока от 100 мкА до 10 А, у 34465A и 34470A дополнительно 1 мкА и 10 мкА; разд. DC Current — при последовательном включении прибор вносит ошибку из-за падения напряжения на шунте и проводах (burden voltage)

Нашли ошибку?

Смотрите также