[心得] 几款USB电压电流测试器准确性测试

楼主: wolflsi (港都狼仔)   2014-07-22 01:22:27
狼窝好读版:
http://wolflsi.pixnet.net/blog/post/58047831
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/00.jpg
由于装置及行动电源内部电池容量越来越大,充电的电流会影响充电速度,常常会有人问
起为何同样都是使用大输出Adapter,但充电时间却差了这么多,加上三用电表使用及接
线上较为麻烦,所以有厂商推出了直接串联在USB上的简易型电压电流侦测器,从最早期
仅有电压电流交替显示的最阳春机种,到现在有同时多组参数显示及记忆,采用OLED的高
精度版本,甚至还有警报功能的款式,可以说是越来越五花八门
但是身为USB电压电流侦测器,除了功能,准确性也是一个重要的项目,以下就以在下手
上所使用的几款USB电压电流测试器,搭配有一定准确性的三用电表来测量其电压与电流
数据的差异
测试项目与表格阅读说明:
一、表格左边第一栏的"显示电压"是指USB电压电流测试器所显示的电压,而第二栏"实测
电压"则是从USB测试器USB输出插座用三用电表所测量到的电压,这个数据可以显示这款
测试器的压降程度,当压降程度越大时,会影响电源端对负载端供电的情形,有时会造成
负载端因为压降而无法顺利抽取大电流
二、表格中间第五栏的"显示电流"是指USB电压电流测试器所显示的电流,而第六栏"实测
电流"则是经由外部电流表实际测量到的电流,因为同一回路上的电流均为相同,所以这
两个数据越接近,表示该USB电压电流测试器在电流测量上的准确性越高
三、表格右边的第九栏"显示电压"是指USB电压电流测试器所显示的电压,而第十栏"供应
电压"则是指经三用电表测试电源端实际供应给该测试器的电压,当两者电压数据越接近
时,表示该测试器的电压显示越准确(因为一般测试器的电压测试点都设置在靠近输入端
部分)
1.透明版Charger Doctor,为之前蓝色透明外壳版的另外一系列产品
外观,这款是属于最阳春型的电压电流测试器,仅有一组四位数七段显示器,通电后电压
与电流交替显示(最末码显示V或A表示当下是显示电压或电流),无其他参数测量功能以及
记忆功能
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通电后电压与电流交替显示,仅末码不同表示电压及电流
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测试表格
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第一组测试压降部分,随着电流提高,从5.0556V降到4.6732V,0~2A造成的压降幅度为
0.3824V,与显示的误差来到5.71%
第二组电流准确性,0~2A范围中,差异最大的是小电流部分,达63%;差异最小的是2A,
误差0.21%
第三组电压准确性,5V范围附近误差维持在-0.14% ~ +2.24%之间,整体读值略趋向偏低(
实际电压越低,显示误差越大)
2.力童USB电压电流测试器,此版为自行修改去除外壳及增加活动式USB插头短线
外观,这款也是属于最阳春型的电压电流测试器,仅有一组四位数七段显示器,通电后电
压与电流交替显示(最末码显示V或A表示当下是显示电压或电流),无其他参数测量功能以
及记忆功能
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通电后电压与电流交替显示,仅末码不同表示电压及电流
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测试表格
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第一组测试压降部分,随着电流提高,从5.0519V降到4.6428V,0~2A造成的压降幅度为
0.4091V,与显示的误差为4.68%
第二组电流准确性,0~2A范围中,整体数据误差维持在-1.07% ~ +9.69%间
第三组电压准确性,5V范围附近整体误差维持在0.2% ~ 4.51%之间,整体读值趋向偏低(
实际电压越低,显示误差越大)
3.林戈智能红色基板OLED显示幕USB电压电流测试器
外观,这款属于无外壳设计,红色电路板为双层设计,显示幕由LED改为OLED,可以显示
更多资讯,但OLED显示幕也比较容易受到撞击而破损(尤其此款又无外壳保护)
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通电后会先显示欢迎画面
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然后就会进入测量画面,可同时显示电压(V)、电流(I)、功率(P)及累计电容量(C),不过
无记忆功能,电源拔除后记忆资讯就会消除
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侧边有一开关,按下后可以改变OLED显示方向(180度颠倒)
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测试表格
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第一组测试压降部分,随着电流提高,从5.0548V降到4.729V,0~2A造成的压降幅度为
0.3258V,不过与显示的误差仅为1.29%~1.33%
第二组电流准确性,0~2A范围中,0.5A以前较不准确,误差最大有15.36%,超过0.5A后误
差降到1%以下
第三组电压准确性,5V范围附近整体误差维持在0.05% ~ 3.69%之间,整体读值趋向偏低(
实际电压越低,显示误差越大)
4.炬为JUWEI USB安全监测仪进阶版
外观,此进阶版为带有警示及USB电压电流异常切断功能(初级版只有显示功能),当USB电
压与电流侦测到异常时,会发出蜂鸣声并切断USB输出
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通电后前面两位会显示电压,后面三位会显示电流
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按一下开关,可切换至mAh显示,不过这款也没有记忆功能,所以断电后资料就会消失
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测试表格
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第一组测试压降部分,随着电流提高,从5.0521V降到4.5706V,0~2A造成的压降幅度为
0.4815V,与显示的误差最高为7.21%
第二组电流准确性,0~2A范围中,整体电流显示数据偏高,除了0.1A的8.3%以外,随着电
流越高,显示误差越大,最大差异为5.3%
第三组电压准确性,5V范围附近整体误差维持在0.31% ~ 4.31%之间,整体读值变化并无
规律可言,应与小数点下只显示一位有关系
5.KCX-017 LCD显示可记忆USB电压电流测试器
外观,有白色塑胶盒罩住,露出一个USB活动短线插头,中央有一LCD显示幕镜面保护盖
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靠近活动短线的侧边有设置一个Micro USB插座,使用者可以自行插上USB线路,并与内建
短线数据比较充电时的压降幅度,来判断外接线路损失初步状况
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另一侧边是标准USB输出插座
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外壳背面有型号及测量规格等数据
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通电后,内部LCD白色背光会亮起,并显示电压、电流、累计电容量及当前记忆组别,共
有0~9组等十个空间可以记忆,按下右上角按键可以切换或进行清除,且有记忆功能,断
电后可保持资料直到使用者自行清除
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测试表格
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第一颗
第一组测试压降部分,随着电流提高,从5.0539V降到4.7375V,0~2A造成的压降幅度为
0.3164V,与显示的误最高为4.27%
第二组电流准确性,0~2A范围中,0.5A以前误差最大4.88%,超过0.5A后误差降到
1.39%~0.39%之间
第三组电压准确性,5V范围附近整体误差维持在-0.54% ~ 1.21%之间,超过5V显示偏高,
低于5V显示偏低
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第二颗
第一组测试压降部分,随着电流提高,从5.0527V降到4.6784V,0~2A造成的压降幅度为
0.3743V,与显示的误差最高为3.24%
第二组电流准确性,0~2A范围中,0.6A以前较不准确,误差最大有12.23%,超过0.6A后误
差降到1.37%~0.11%之间
第三组电压准确性,5V范围附近整体误差维持在0.05% ~ 4.37%之间,整体读数趋向偏低(
实际电压越低,误差越大)
6.YZX Studio高精度OLED显示幕电压电流侦测器
外观,USB插头插座为侧插式设计,OLED显示幕占用走其他剩余空间,本体为裸露无外壳
设计,须注意不可撞击到脆弱的OLED
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通电后会先出现YZX STUDIO的字样
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接着进入测量画面,可同时显示电压、电流、Ah与Wh,且可以提供0~9共十组的数据记忆(
右上显示当前为第5组),这款强调的是电流精确测量能力,所以可以看到电流测量值可以
到达小数点下第四位
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按下后面的功能开关,可切换测量显示数据,第二页是电流、电压、功与平均电压
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再按一下可进入电流历程记录图表
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再按一下可进入电压历程记录图表
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测试数据表格
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第一组测试压降部分,随着电流提高,从5.0536V降到4.789V,0~2A造成的压降幅度为
0.2646V,与显示的误差最高为2.32%
第二组电流准确性,0~2A范围中,除了0.1A误差1.09%以外,整体误差都维持在1%以下,
最低误差为2A的0.12%
第三组电压准确性,5V范围附近整体误差维持在0.03% ~ 2.21%之间,整体读数显示趋向
偏低(显示值比实际值要低)
7.USB 2.0带壳版YZX Studio高精度OLED显示幕电压电流侦测器
外观,多了一个透明外壳保护OLED显示幕及电路板,不过似乎是拿CHARGER Doctor的来使
用而非重新开模
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背面,开了一个小孔露出按键,用来切换及设定功能
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通电后启动画面及内部功能与没有外壳版的相同,制作者表示带外壳版修改了包含晶振在
内的几个元件,可以有更高的稳定性及准确性
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测试数据表格
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第一组测试压降部分,随着电流提高,从5.1708V降到4.9158V,0~2A造成的压降幅度为
0.1642V,与显示的误差最高为3.34%
第二组电流准确性,0~2A范围中,整体误差都维持在0.5%以下
第三组电压准确性,5V范围附近整体误差维持在0.14% ~ 2.05%之间,整体读数显示趋向
偏低(显示值比实际值要低)
8.USB 3.0直版YZX Studio高精度OLED显示幕电压电流侦测器
外观,把原本侧插式设计修改为直式设计,连接与数据阅读上较方便,正面有一PCB制作
的保护上盖,有USB 3.0 Power Monitor、输入电压电流规格、USB 3.0 LOGO及YZX
Studio字样,中央OLED显示幕视窗直接镂空
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背面电路板直接裸露,应可以加上一绝缘保护胶片,这里也有印YZX Studio字样
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输入为正规USB 3.0插头
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输出端也是正规的USB 3.0插座
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通电后启动画面及功能都与没外壳版与外壳版的版本都相同,不过据制作者表示USB 3.0
直版有较多元件进行更动
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测试数据表格
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第一组测试压降部分,随着电流提高,从5.1736V降到4.9654V,0~2A造成的压降幅度为
0.1246V,与显示的误差最高为2.51%
第二组电流准确性,0~2A范围中,整体误差都维持在0.55%以下(0.1A为最高)
第三组电压准确性,5V范围附近整体误差维持在0.02% ~ 1.8%之间,整体读数显示趋向偏
低(显示值比实际值要低)
各测试器耗电量测试:
这里使用YZX Studio无外壳板作为测试装置,测量每一款的消耗电流
CHARGER Doctor消耗22.7mA
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修改版力童消耗26.1mA
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林戈智能红色PCB OLED显示幕USB测试器消耗7.1mA
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炬为USB安全监测仪消耗27.2mA(内部蜂鸣器未作动)
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KCX-017消耗6.5mA
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YZX Studio的USB 3.0版消耗8.6mA,无外壳版消耗9.2mA(17.8-8.6),有外壳版的也接近
此数据
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利用YZX Studio USB 3.0版测试金士顿DTM30 16GB USB 3.0随身碟运作的耗电量,待机为
33.1mA,于写入时则增加至两倍
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结论:
1.显示电流最准确的是YZX Studio,0~2A误差值只有0.12%~1.09%之间(最大误差1.09%在
0.1A)
2.造成压降最小的也是YZX Studio,0~2A间USB公母接头加上本体电路造成的压降只有
0.2646V
3.两组KCX-017测试数据会差异甚大的原因,推测应是本体制作时的误差以及后续校正上
的精确度所导致(此款采用单芯片进行电压及电流取样)
4.炬为USB安全监测仪因为有异常时切断USB输出供电的功能,表示在电源线路上有串联控
制用元件,这也造成其压降幅度较大,0~2A压降接近0.5V,且因为电压仅取到小数点后一
位,也造成电压显示上的误差较大
5.CHARGER Doctor在低电流下的准确度相当差,随着电流提高误差才渐渐缩小
6.林戈智能红色PCB OLED显示USB测试器在0.5A以前误差也偏大,尤其是0.1A误差达15.36%,不过
0.5A之后的误差就控制在1%以内
7.修改版力童电流显示上误差最大是在0.3A附近,也是属于低电流较为不准确的类型
8.炬为USB安全监测仪除0.1A误差最大(8.3%)外,随电流提高误差也逐渐加大,且整体电
流显示值较实际逐渐偏高
9.两组KCX-017在小电流下的显示电流误差值差异甚大,可能是元件特性或是校正上的差

10.显示电压与实际输入电压的差异,比较令人意外的是第一颗KCX-017有最小的显示电压
误差,再来是YZX STUDIO,便宜的CHARGER Doctor排第三,林戈智能红色PCB OLED显示USB测试器
排第四,第二颗KCX-017排第五,修改版力童排第六
11.炬为USB安全监测仪因为电压只显示到小数点下一位,所以显示电压的误差值一直高低
变动,误差表现介在第二颗KCX-017与修改版力童之间
12.YZX Studio USB 3.0版本的压降更小,USB 3.0公母头及本体造成的压降仅为0.1246V
,对被测负载造成影响最低
13.YZX Studio带外壳版与USB 3.0版本因为有修改零件,在电流显示精确度改善较明显,
不过电压方面改善只有USB 3.0版较明显
14.耗电量比较,使用LCD的KCX-017最低(6.5mA),再来是林戈智能红色PCB OLED显示幕测
试器(7.1mA),YZX Studio系列排在第三/四/五(8.6~9.2mA),CHARGER Doctor为第六
(22.7mA),修改版力童为第七(26.1mA),最后一名是炬为(27.2mA)
若是被测负载容易受到电压压降而影响工作电流,以及需要测试小耗电量装置(例如USB蓝
芽Dongle)的电流,这几款内推荐使用YZX Studio的产品,不过其单价也是这几款内最高

报告完毕,谢谢收看

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