Đo dòng tiêu thụ của một thiết bị chạy pin là bài toán khó chịu vì dải động quá rộng: lúc ngủ thiết bị ăn vài chục micro-ampe, lúc phát sóng nó ăn vài ampe trong vài mili-giây. Một bộ nguồn phòng thí nghiệm thông thường không giải được bài này — nó vừa không đo nổi hai đầu dải, vừa sụt áp mỗi khi tải nhảy. Bài viết đi qua các quy trình đo thực tế với Keysight 66321D, loại nguồn DC được thiết kế riêng cho tình huống đó.
Khung thông số cần nắm trước khi đo
Chỉ tiêu Keysight công bố: ngõ ra 0 – 15 V và 0 – 3 A, dòng đỉnh 5 A trong tối đa 7 ms. Đáp ứng quá độ: sụt áp 40 mV, thời gian phục hồi dưới 20 µs. Sai số lập trình ở 25 °C ±5 °C: điện áp ±10 mV, dòng ±1,33 mA.
Phần quan trọng nhất với bài đo dòng tiêu thụ là sai số đọc về theo dải:
- Điện áp: 0,03% + 5 mV
- Dòng từ −3 A đến +5 A: 0,2% + 0,5 mA
- Dòng từ −1 A đến +1 A: 0,1% + 0,2 mA
- Dòng từ −20 mA đến +20 mA: 0,1% + 2,5 µA
Ba dải dòng chồng lên nhau chính là thứ làm nên giá trị của máy. Ở dải hẹp nhất, số hạng cộng chỉ còn 2,5 µA — đủ để đo dòng ngủ của một module IoT mà không cần mắc thêm shunt ngoài. Đây là điểm cần đối chiếu kỹ khi tra 66321D thông số: cùng một máy nhưng độ chính xác dòng thay đổi hai bậc tùy dải đang dùng.
Ứng dụng 1: mô phỏng nội trở pin thay vì giả định pin lý tưởng
Pin thật không phải nguồn áp lý tưởng. Nó có nội trở, nên mỗi lần thiết bị rút dòng lớn thì điện áp tại chân thiết bị tụt xuống. Rất nhiều lỗi “máy tự khởi động lại khi gọi điện” chỉ xuất hiện với pin thật và biến mất khi cắm nguồn phòng thí nghiệm — vì nguồn phòng thí nghiệm giữ áp quá tốt.
Bộ nguồn DC Keysight 66321D cho phép lập trình điện trở ngõ ra, tức là dựng lại đúng nội trở của viên pin hoặc pack pin đang xét. Quy trình thực tế gồm ba bước: đo nội trở của pin thật ở trạng thái sạc đầy và gần cạn, đặt giá trị đó vào máy, rồi chạy lại kịch bản sử dụng. Lỗi sụt áp sẽ tái hiện được ngay trên bàn, có kiểm soát và lặp lại được — thay vì phải chờ gặp ngoài hiện trường.
Ứng dụng 2: giữ cho DUT không reset khi tải nhảy bậc
Chỉ tiêu sụt 40 mV, phục hồi dưới 20 µs nghe khô khan nhưng nó quyết định một chuyện rất cụ thể: thiết bị đang thử có bị đói áp lúc bật khối phát hay không.
Khi module vô tuyến chuyển từ chế độ chờ sang phát, dòng nhảy bậc gần như tức thời. Nếu nguồn phản ứng chậm, điện áp tại chân DUT tụt sâu và lâu, chạm ngưỡng brown-out, thiết bị tự reset. Khi đó kỹ sư mất thời gian đi tìm lỗi trong firmware trong khi nguyên nhân nằm ở thiết bị cấp nguồn. Đáp ứng dưới 20 µs cắt bỏ nguồn nghi ngờ đó khỏi danh sách ngay từ đầu.
Ứng dụng 3: cấp dòng đỉnh cho nhịp phát sóng
Máy cho phép rút 5 A trong tối đa 7 ms, cao hơn mức liên tục 3 A. Con số 7 ms không phải ngẫu nhiên — nó khớp với độ dài một nhịp phát của các hệ thống thông tin di động dùng khe thời gian. Nhờ đó có thể thử đúng kịch bản phát thật mà không phải chọn nguồn công suất lớn hơn chỉ để chịu phần đỉnh.
Lưu ý khi lập kế hoạch đo: đây là chỉ tiêu đỉnh có giới hạn thời gian. Tải rút 5 A liên tục nằm ngoài khung thiết kế, và kết quả đo trong tình huống đó không còn được bảo chứng bởi chỉ tiêu công bố.
Ứng dụng 4: dùng DVM tích hợp làm điểm đo thứ hai
Đây là điểm phân biệt model. Keysight mô tả 66321D cung cấp năng lực của 66321B kèm thêm một vôn kế số tích hợp. Chữ “thêm một” mới là phần đáng tiền: máy vừa cấp nguồn và đo dòng tại ngõ ra, vừa còn một kênh đo áp độc lập để đặt vào điểm khác trong mạch.
Ứng dụng điển hình là đo sụt áp trên dây dẫn và đầu nối giữa nguồn và DUT, hoặc theo dõi điện áp tại một chân nội bộ trong khi vẫn đang ghi dòng tiêu thụ tổng. Không có DVM tích hợp thì phải kéo thêm một đồng hồ bàn vào hệ đo và đồng bộ hai phép đo bằng tay.
Ứng dụng 5: đưa vào test sản xuất
Trong dây chuyền, giá trị của máy nằm ở chỗ nó gộp ba vai trò vào một khe rack: nguồn cấp, thiết bị đo dòng dải rộng và vôn kế. Bài test dòng tiêu thụ ở chế độ chờ, vốn là hạng mục hay bị bỏ qua vì cần thiết bị đo micro-ampe riêng, thực hiện được ngay trong cùng một trạm nhờ dải đọc ±20 mA với số hạng cộng 2,5 µA.
Một lưu ý vòng đời cần biết trước khi đưa vào kế hoạch dài hạn: Keysight thông báo sản phẩm không còn được bán tại thị trường EU do không đáp ứng chỉ thị RoHS 2011/65/EU, đồng thời khẳng định vẫn tiếp tục hỗ trợ dịch vụ và bảo trì đến hết vòng đời hỗ trợ toàn cầu. Với phòng đo tại Việt Nam, điều này ảnh hưởng tới kế hoạch mua bổ sung nhiều hơn là tới khả năng vận hành máy đang có.
Chọn dải đọc dòng cho đúng
Sai lầm hay gặp nhất khi dùng máy này là để nguyên dải rộng cho mọi phép đo. Nguyên tắc thực hành: chọn dải hẹp nhất mà dòng đỉnh của kịch bản vẫn nằm trong đó. Đo dòng ngủ vài trăm micro-ampe ở dải ±5 A thì số hạng cộng 0,5 mA đã lớn hơn cả đại lượng cần đo — kết quả vô nghĩa dù máy vẫn hiển thị đủ chữ số.
Tham khảo thêm bài so sánh Keysight 66311B để thấy khác biệt giữa các cấu hình cùng họ, và bài ứng dụng bộ nguồn E36312A cho các bài đo nguồn đa ngõ ra thông thường. Danh mục đầy đủ nằm ở trang bộ nguồn Keysight.
Cần tư vấn cấu hình hoặc báo giá Bộ Nguồn DC Keysight 66321D? Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn ISO/IEC 17025 và hỗ trợ kỹ thuật trọn đời máy.
