測量待機漏泄電流技巧與方法

★★★★★【文章導讀】：測量待機漏泄電流技巧與方法具體內容是：電池供電設備的設計或制造者對漏泄電流（也被稱為待機電流或暗電流）都非常熟悉而且煩惱，這是為什么呢？因為即使在電源開關關閉或設備根本沒有“上電”時，電池供電的電路中總是存在一些電導，所以就會發…

來源：日期：2014-1-1 12:42:42 人氣：標簽：

　　電池供電設備的設計或制造者對漏泄電流（也被稱為待機電流或暗電流）都非常熟悉而且煩惱，這是為什么呢？因為即使在電源開關關閉或設備根本沒有“上電”時，電池供電的電路中總是存在一些電導，所以就會發生這種現象。
　　
　　于是電子產品在研發或制造時一定要考慮漏泄電流或待機電流。例如移動電話、微處理器控制的汽車音響和存儲器電路，即使這些設備已經關閉．它們也會從電池吸收少量的電流。實際上，有些電子設備由于存在設計缺陷．漏泄電流過大，可能會過早地耗盡電池電量，從而使得電池壽命非常短。當然，電子制造商的目的是保證產品工作．并在設計和組裝階段增加元件時進行不斷的測試，以保證其產品質量。目前要特別重視的是．設計和測試工程師需要確認在產品內的電池經過充電，然后再關機一定的時間后，當再次加電時還要確保能夠正常工作，不會發生電池過度放電至電量耗盡。
　　
　　值得注意的是：許多電子設備往往被集成到大型系統．例如汽車上安裝的音響、時鐘和診斷計算機。而總體設備制造商．如汽車廠家，將會規定某個部件能夠從電池消耗多大的漏泄電流。汽車廠家不希望由于車載電子設備的電流漏泄造成電池過度放電。
　　
　　面對這新的挑戰，如何應對是研發或制造者及用戶迫切需解決的問題。在該解決方案中，首當其沖是要對電子設備測量待機漏泄電流，從而再視漏泄電流程度實施消除措施。然而用數字萬用表測量是佳選擇，值此就用新型數字萬用表（以fluke產的8808a為例）準確測量泄漏電流（納安級小電流）技巧與方法作如下說明。
　　
　　為了避免移動電池在短短幾小時后即電量耗盡，或者電子設備（如汽車音響）在一上午就把電池（如汽車音響的汽車電瓶）的電量耗盡，設計或制造人員工在開始設計階段就必須測量漏泄電流。然后，在生產階段．測試工程師必須能夠確保產品在發貨時滿足其技術條件（如工作時間等）。換句話說，為了避免漏泄電流太大，就必須要確定漏泄電流的總量。
　　
　　1．傳統測量法的缺陷

　　從表面看來，這項任務好像很簡單：用一塊高質量的數字萬用表連接到相應的端子即可測得直流電流。但是，實際上并沒有那么簡單。因為漏泄電流通常僅為微安級，用傳統的數字萬用表進行測量并不準確。這是什么原因呢？
　　
　　不準確的原因是數字萬用表通常是使用一個已知阻值的分壓電阻的形式與被測電路串聯進行測量的．這個分壓電阻也叫分流器。當有電流通過時，數字萬用表測量分流器上的壓降，然后利用歐姆定律計算電流；這種用分流器的方法會在分流器上產生一個電壓降，被稱為分流器電壓，見下圖所示。根據基爾霍夫電壓定律，電路的總電壓中要減去這個電壓。所以分流器電壓就成為了誤差，產生的誤差可能會達到10％。
　　
　　2．新技巧與方法
　　
　　通過使用較小的分流器電阻，設計或測試人員可減小誤差量，并且數字多用表確實通過變化分流器電阻值來提供可選的電流量程。然而，使用低電阻值分流器將減小被測電壓靈敏度，以致造成測量結果不準確或不穩定。為了使得從分流器得到的電壓，應可以使用低的電壓量程，即一般為loomv或200mv量程，其ima量程的分流器阻值要達到1ooω，若是在數字萬用表采用運算放大器i-v轉換技術．在測量小電流時作為一個安培計與電路串聯時，可以在輸入阻抗有非常低的同時獲得更好的測量準確度，見下圖所示。
　　
　　為此應用一個實例來分析誤差大小。下圖中電路電源為1.2v直流，被測負載為lokω，計算獲得的電流為120μa。然而，當采用了串聯分壓電阻(lkn)時，測得通過被測裝置的電流下降為109μa或更低。設計安培表的工程師常常會增大分壓電阻值，來改善小電流測量的靈敏度。當分壓電阻增大時，測量誤差也會增大。
　　
　　對于新式的8808a數字萬用表在2000μa和200μa兩個量程內采用了使用運算放大器的“電流一電庠轉換器”。在這些量程下．運算放大器在電路中引起的輸入阻抗非常小，并將未知的輸入電流轉換為電壓．無需大阻值的分流器電阻，從而消除了成為誤差的分流器電壓。所以，在選定的量程下進行小電流測量時，其分辨率高達ina．準確度達0.03%．而負載效應小，測量結果能夠真實反應實際應用情況。
　　
　　之所以以8808a數字萬用表為例，其因是它擁有種類繁多的功能，可以測量電壓、電阻和電流等，而且直流電壓基本準確度高達0.01-5%．由于它針對一些常用測量進行了優化，讓用戶可以極其方便快速地完成測量。這使之非常便于使用，即使是不熟悉的操作員，也可輕松操作。尤其突出的優勢是該表前面板上的六個按鈕的功能就像汽車收音機上的電臺預設按鈕一樣，只需為某一常用測量設置儀表，按shm按鈕，然后再按其中～個設置按鈕(si至s6)．即可保存設置。以后每次執行該測量時，只需按一下相應的設置鍵即可。
　　
　　關于提防誤差源注意要領
　　
在進行小電流測量時，設計師和測試工程師應了解可能的誤差源，以及如何消除其影響，這里有一些常見的故障點：
　　
　　1．外部漏泄電流，例如污染引起的漏電流（污垢、油脂、助焊劑等），無論是被測設備、測試儀器本身，還是測試電纜或連接器，污染物都能為電流提供通路，從而引起測基誤差。在設計階段，工程師應該在測試之前用酒精清潔所有潛在的污染表面；在組裝階段，各方面的清潔是至關重要的。
　　
　　2．任何形式的噪聲和干擾都會引起測量直流小電流讀數的誤差：交流干擾和噪聲會使靈敏的放大器產生不正確的讀數．為此可以采取濾波措施，并采用同軸電纜或屏蔽雙絞線連接，可以降低讀數誤差；任何形式的交流干擾會造成測量結果的波動，其振動也會造成導體相對于磁場的運動，從而在電路中產生容易引起誤差的噪聲：熱能會使分壓電阻或被測裝置中的電路中的電子產生隨機運動和碰撞，從而產生熱噪聲。其噪聲電壓與電路中的電流和電路中的電阻值（包括被測裝置和測量電路）的平放成比例。而采用低阻值的分壓電阻和反饋電阻．使用低噪聲的優質電阻對降低噪聲有一定作用。
　　
　　現在已經是電池供電的微電子時代，由于對電池性能指標要求苛刻，待機電流測量準確度的重要性也會更加明顯。如果我們能夠用標準的臺式萬用表準確測量實際的納安級電流，就可專心研宄如何改善電池的性能。