功耗测试仪Power Monitor被国产Power Monitor mini PK了

本人研发工程师一枚，从事智能穿戴和AI行业，平时除了本职工作之外，还喜欢关心一下当下的政策，可能跟我闲暇时间看看A股有关吧。

今年的两会，不知道有没有像我一样的工程师关注了，其中有一个点让我深受感触，就是科学仪器提案：”关注国产替代，大力发展高端仪器仪表”。非常多的代表都基于此发表了观点，从中我看到了两个词，研发和替代。研发固然是重要的，但是替代更重要，也需要我们科技类的公司和工程师要勇于去用，敢于取用，用的多了，也便完成了替代。

功耗测试仪Power Monitor是美国Monsoon公司的一款电流分析仪，也叫功耗测试仪，虽然字面上的意思是电源监控器，但这并不重要，实际上就是一款兼备电源和测量电流功能的设备。

Power Monitor这款设备的市面价格并不是很美好，大家可以搜一下，京东上的价格在9800人民币。我记得在2016年的时候我就使用过这款设备，当时使用起来还是比较开心的，主要是因为公司采购的Keysight N6705设备总是被同事们使用着，所以只能退而求其次，而且当时市面的可选类似的可以测试微安级到安培级的分析设备真的太少了，而且都是非常昂贵的，国产的设备基本上看不到。

但最近终于找到一款性价比和性能都非常好的国产功耗测试仪：Power Monitor Mini。

首先申明下，本人并不是在做广告，是真实的从本行业功耗测试的各个维度上，将两者进行对比一下，同时也和大家分享一下，我们国产的仪器仪表设备的性能真的可以替代那些外国货。

话不多说，现在咱就开始进行对比测试。测试对比的内容包括两个方面：

静态电流测试对比；

动态电流测试对比；

【静态电流测试篇】

分别使用美国Power Monitor设备和国产Power Monitor Mini设备（可简称为Power Mini），按照空载以及一些电阻负载进行电流测试对比。Power Monitor对应的上位机软件工具是Power Tool，Power Monitor Mini对应的上位机工具是Esight。

空载电流对比

两个功耗分析仪均设置2V电源输出，输出端不接任何负载，进行空载下的底噪电流对比。从下图中可以看到：Power Monitor设备的平均底噪为20uA+，同时瞬态的底噪电流有可能达到40uA。Power Mini设备的平均底噪为5nA左右，而瞬态的底噪电流也只有可nA级别的波动。可见Power Monitor完全不能准确的测试20uA以下的小电流，而Power Mini测试的精度可以到达nA级别，更重要的是Power Mini还具有电流底噪校零功能，可以将那几个nA的底噪校零到0nA。

10M电阻负载电流对比

现使用10M的电阻负载进行测试对比，两个功耗分析仪均设置2V电源输出，理论上负载电流值为200nA。细心的小伙伴应该从下图观察到了，电阻负载并不是一个纯的电阻负载，而是并上了一个电容，这其实是我为了真实的模拟测试负载，因为我们平时在评估一些器件芯片的开发板，或者一些具体的产品功耗时，电容在大部分情况下都是存在的。

从下图中可以看到：Power Monitor设备的测试电流依旧保持底噪电流20uA的数值，但Power Mini设备的测试电流为216nA，我们排除电源的输出纹波的影响以及电阻精度的影响，这个测试的电流值基本上和理论值接近，可见国产Power Mini设备可以检测到微小电流，而国外的这款Power Monitor设备完全检测不到。

1M电阻负载电流对比

为了进一步验证对比，我们再次使用1M的电阻负载进行。两个功耗分析仪均设置2V电源输出，理论上负载电流值为2uA。

从下图中可以看到：Power Monitor设备的测试电流依旧保持底噪电流20uA的数值，并不能检测到2uA的电流。

但Power Mini设备的测试电流为2.111uA，同样，排除电源的输出纹波的影响以及电阻精度的影响，这个测试的电流值基本上和理论值接近，可见国产Power Mini设备的微小电流测试功能还是不错的，这个微小电流测试功能也完全碾压国外的这款Power Monitor设备。

10K电阻负载电流对比

为了满足Power Monitor设备的测试范围，我们使用10K的电阻负载进行。两个功耗分析仪均设置2V电源输出，理论上负载电流值为200uA。

从下图中可以看到：Power Monitor设备的测试电流为0.22mA，我们假设Power Monitor设备的电流底噪为20uA，那么10K的电阻负载的测试电流确实为200uA。但是如果我们假设Power Monitor设备的电流底噪为25uA，那么10K的电阻负载的测试电流为195uA。

Power Mini设备的测试电流为202.131uA，同样，排除电源的输出纹波的影响以及电阻精度的影响，这个测试的电流值基本上和理论值接近，测试的精度可为1%。可见国产Power Mini设备的测试精度也是非常不错的。现在低功耗的MCU、SOC以及一些传感器的电流都是非常的低了，几个uA的休眠电流已经是非常常见的，这就更需要小电流测试功能的测试设备，国产的Power Mini功耗测试设备却做到了这一点。

1K电阻负载电流对比

我们使用1K的电阻负载进一步测试对比mA级别的电流精度。两个功耗分析仪均设置2V电源输出，理论上负载电流值为2mA。

从下图中可以看到：Power Monitor设备的测试电流为2.02mA，我们假设Power Monitor设备的电流底噪为20uA，那么1K的电阻负载的测试电流确实为2mA。

Power Mini设备的测试电流为2.004mA，与理论值基本上保持一致，测试的精度也是小于1%，可见国产Power Mini设备的mA级别的小电流测试精度也是非常不错的。

100Ω电阻负载电流对比

我们使用100Ω的电阻负载测试对比mA级别稍大一些的电流精度。两个功耗分析仪均设置5V电源输出，理论上负载电流值为50mA。

从下图中可以看到：Power Monitor设备的测试电流为49.87mA，如果排除电源的输出精度的影响以及电阻精度的影响，这个测试的电流值与理论值相差130uA，误差精度为0.26%，可见测试精度小于1%。

Power Mini设备的测试电流为50.158mA，与理论值相差158uA，误差精度为0.31%，可见测试精度也是小于1%的。国产Power Mini设备的mA级别的稍大电流测试精度也是非常不错的。

【动态电流测试篇】

分别使用美国Power Monitor设备和国产Power Monitor Mini设备（可简称为Power Mini），按照一些产品负载进行电流测试对比。Power Monitor对应的上位机软件工具是Power Tool，Power Monitor Mini对应的上位机工具是Esight。

智能手环电流对比

两个功耗分析仪均设置成电池电压3.8V输出，给待测手环产品供电。分别在手环产品工作在idle状态和休眠状态下的电流值进行测试对比。

从下图中可以看到：Power Monitor设备测试手环的休眠电流显示为0.08mA，由于Power Monitor设备的底噪电流为20uA+，所以测试的手环休眠电流应该为50uA多。Power Mini设备测试手环的休眠电流显示为52.11uA。

为了确认电流的准确性，我们同样使用Keysight的N6705设备进行同比测试一下手环的休眠电流。下图的N6705设备测试的平均电流显示的为57.454uA。

从下图中可以看到：Power Monitor设备测试手环的idle状态电流显示为0.12mA，由于Power Monitor设备的底噪电流为20uA+，所以测试的手环休眠电流应该为90uA多。Power Mini设备测试手环的休眠电流显示为88.57uA。

同样为了确认电流的准确性，我们同样使用Keysight的N6705设备进行同比测试一下手环的idle状态下的电流。下图的N6705设备测试的平均电流显示的为89.877uA。

总结一下手环的两个状态的电流测试数据，我们以十几万元价格的N6705设备的测试数据作为标杆，那么可以得到美国Power Monitor设备和国产Power Monitor Mini设备（可简称为Power Mini）的动态电流测试的误差在1~5uA左右，精度均为1%。所以，从动态小电流的测量精度上看，国产Power Monitor Mini设备与美国Power Monitor设备完全可以打个平手。

4G/LTE通信产品电流对比

两个功耗分析仪均设置成电池电压3.8V输出，给待测4G通信产品供电。分别在4G通信产品进入某工作状态下的电流值进行测试对比。

从下图中可以看到：Power Monitor设备测试4G通信产品某工作状态下的电流显示为24.69mA，由于Power Monitor设备的底噪电流为20uA+，所以测试的实际电流值应该为24.67mA。Power Mini设备测试4G通信产品某工作状态下的电流显示为24.648mA，此电流值与Power Monitor设备的测试值基本上是一致的，相差仅20uA。

手机产品电流对比

两个功耗分析仪均设置成电池电压4.2V输出，给待测手机产品供电。分别查看一下手机开机时候的电流情况。需要强调一下，因为试了好几次Power Monitor设备设置成3.8V输出时，手机开机的时候不断的重启，可能由于大电流跌落导致，这里也不再深究。但是Power Mini设备输出3.8V，手机是可以正常开机的。为了条件统一，所以两个功耗分析仪均设置成4.2V输出进行测试。

实际上对手机开机的电流平均值的测试意义并不大，因为从手机注网的角度上看，每次测试的电流平均值或多或少都是有些差异。所以，本次的测试对比的目的就是查看两个功耗分析仪对手机开机的峰值电流的检测。

从下图中可以看到：Power Monitor设备测试电流峰值为3.4A左右，Power Mini设备测试的电流峰值（最大值）显示为3.461A，此电流峰值与Power Monitor设备的测试值基本上是一致的。可见国产Power Mini设备的在大电流检测下也是不错的。

以上就是本人从静态负载和动态负载两个维度，将国产的功耗测试仪Power Monitor mini和国外的功耗分析仪Power Monitor进行了对比，从精度和性能上来看，两者基本上差异不大，国产的功耗测试仪Power Monitor mini完全可以替代Power Monitor设备。而且从微小电流的测试角度看，Power Monitor mini完胜。

关注国产替代，大力发展高端仪器仪表，这是两会的内容，也是我们科技产品的需求。希望国产设备越来越好，越来越多的支持者。

最后，希望大家也多多支持国产仪器仪表设备，助力国产仪器仪表设备。

审核编辑 黄宇