短时标库仑计数

存在许多库仑计数芯片，其测量流入或流出电池的积分电流以估计充电状态。是否有任何易于使用的电路好的芯片，用于测量特定操作可能要花费1-500毫秒的电量？我看过的所有计费芯片都无法在短时间内提供良好的分辨率。例如，典型的芯片在最大输入电流下每秒将输出大约两个计数。如果某个操作需要100mA持续10ms，而25mA持续90ms，则在最大电流（100mA）下每秒输出两个计数的库仑计数器每50mC将提供一个计数。所描述的操作将消耗3.25mC，因此计数器每15次操作仅产生一个计数。

我正在考虑的一种方法是使用不连续模式的开关电源，该电源以稳定的输入电压工作，并对开关脉冲的数量进行计数。这应该产生高分辨率的计数；如果开关电源在每个脉冲中始终使用相同的电流量，并且如果电流在两个脉冲之间始终降为零，则脉冲数应与总积分电流成正比。不幸的是，这不是操作切换台的最有效方法，并且大多数切换台都试图更有效地进行操作。

假设电源电压为3或6伏，最大电流为250mA，目标是最低效率为50％，静态耗散为3mW，那么最佳方法是什么？

附录

尽管我想使用通用的测量方法，但是我想到的特定应用是确定哪些因素会影响将在户外使用的各种“智能” RF模块的能耗。例如，如果模块通常每15秒消耗一个mAs来维持网格，但是在暴雨期间某些模块偶尔会在几分钟内开始每秒消耗10maS，那么了解这种情况将很有用。如果由于某种原因，通常为25uA的闲置电流有时高达40uA，我也想知道这一点。

许多电荷积分设备通过测量瞬时电流并积分测量值来工作。我担心的是瞬时电流将具有相当大的动态范围（我希望在低电流情况下尽可能精确到10uA，但能够捕获高达250mA的事件），并以此读取数据预先设置的级别足够快，以确保即使是短时间事件也能得到准确整合，这似乎有些棘手。

我正在考虑的一种解决方案是使用带有内置或外部模拟比较器的PIC，其工作电压为3.30伏；每当输出低于3.10伏时，请使用一个串联电阻将PFET接通，该电阻经调整可通过0.50A，且压降为0.20伏。如果输出上有足够的上限，则只要输出上有足够的电压，PIC就应该能够休眠；当电压降到3.10伏以下时，PIC可能会唤醒，向PFET馈送脉冲，直到电压恢复到3.10伏以上为止，并且，如果充电没有太多的脉冲，则“回到床上”。

我希望测量刻度的精度会受到PIC时钟精度，PFET和串联电阻的有效组合电阻以及输出电压与3.10伏的比较，3.30伏输入的调节的影响。测量偏移精度将纯粹是泄漏的函数。

如果目标是使总体精度达到10％，则PIC通常必须将其输出保持在目标电压的0.02V之内。面对250mA的负载，1000uF的电容会下降0.250V / ms。要使电压降保持在0.02伏以下，就需要使PIC在80us之内唤醒，我认为这对于使用基于RC振荡器的PIC可能是可行的。

集成电流并不难。如果您愿意自己动手​​，则可以完全控制规格。

您可能知道，电容器的关系为Q = CV和 $Q = \int i \cdot dt$ 。

我做到这一点的一种方法是创建一个电流镜以给瓶盖充电。只需读取电容的电压即可。您可以根据需要获得精确的上限，并且有许多准确的当前镜像配置。

使用这种方法，您实际上可以获得所需的任何复杂程度。您可能有多种分辨率（多个镜子和不同大小的盖子）。您可以使用运算放大器来提高分辨率并创建简单的复位。

当然，这并不像使用芯片那么简单，但是正如您已经说过的，您找不到适合您需求的任何芯片。

可能会使用电流感应（甚至接近），但我不确定您将获得的精度。例如，如果您的负载相当低，则可以串联一个1ohm电阻。电阻两端的电压等于电流。对此进行集成（例如，使用运放），您就可以了。这里的效率将大得多，几乎接近于1，而当前的镜像方法将略小于50％。

我建议采用另一种方法：与电池串联一个较小的电阻器（例如0.1欧姆1％或更高-确切的电阻应取决于您的负载电流和要达到的精度），并在电池的两端电流检测放大器（例如MAX4173）并将其连接到DAC（内部装有DAC的微控制器）。这样，您可以实时测量电流（当然取决于采样频率），并且可以在线进行集成或对其进行后处理（再次取决于您所拥有的和想要实现的）。

您是否考虑过使用其他人进行短时电流测量？

Sergei Skorobogatov博士。“侧通道攻击：新方向和新视野”。剑桥大学，2011年。提到“示波器和电源线中的一个小电阻器”

郭子祥。“ SASEBO-GII上的SHA-3教程” 2010年。提到了VCC与设备之间的一个1欧姆电阻。

Jean-Jacques Quisquater教授和Francois Koeune教授。“侧面频道攻击”。2002年提到50欧姆电阻“与电源或接地输入串联插入。电阻两端的电压差除以电阻会产生电流。”

保罗·科切尔（Paul Kocher）·约书亚·贾菲（Joshua Jaffe）·本杰明·俊（Benjamin Jun）·Pankaj Rohatgi。“差分功率分析简介”。2011年提到“虽然将电阻器与电源线或地线串联是获得电源走线的最简单方法，但我们还成功利用了电池和内部电源的内部电阻。”