[心得] 幾款USB電壓電流測試器準確性測試

作者: wolflsi (港都狼仔)   2014-07-22 01:22:27
狼窩好讀版:
http://wolflsi.pixnet.net/blog/post/58047831
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/00.jpg
由於裝置及行動電源內部電池容量越來越大,充電的電流會影響充電速度,常常會有人問
起為何同樣都是使用大輸出Adapter,但充電時間卻差了這麼多,加上三用電表使用及接
線上較為麻煩,所以有廠商推出了直接串聯在USB上的簡易型電壓電流偵測器,從最早期
僅有電壓電流交替顯示的最陽春機種,到現在有同時多組參數顯示及記憶,採用OLED的高
精度版本,甚至還有警報功能的款式,可以說是越來越五花八門
但是身為USB電壓電流偵測器,除了功能,準確性也是一個重要的項目,以下就以在下手
上所使用的幾款USB電壓電流測試器,搭配有一定準確性的三用電表來測量其電壓與電流
數據的差異
測試項目與表格閱讀說明:
一、表格左邊第一欄的"顯示電壓"是指USB電壓電流測試器所顯示的電壓,而第二欄"實測
電壓"則是從USB測試器USB輸出插座用三用電表所測量到的電壓,這個數據可以顯示這款
測試器的壓降程度,當壓降程度越大時,會影響電源端對負載端供電的情形,有時會造成
負載端因為壓降而無法順利抽取大電流
二、表格中間第五欄的"顯示電流"是指USB電壓電流測試器所顯示的電流,而第六欄"實測
電流"則是經由外部電流表實際測量到的電流,因為同一回路上的電流均為相同,所以這
兩個數據越接近,表示該USB電壓電流測試器在電流測量上的準確性越高
三、表格右邊的第九欄"顯示電壓"是指USB電壓電流測試器所顯示的電壓,而第十欄"供應
電壓"則是指經三用電表測試電源端實際供應給該測試器的電壓,當兩者電壓數據越接近
時,表示該測試器的電壓顯示越準確(因為一般測試器的電壓測試點都設置在靠近輸入端
部分)
1.透明版Charger Doctor,為之前藍色透明外殼版的另外一系列產品
外觀,這款是屬於最陽春型的電壓電流測試器,僅有一組四位數七段顯示器,通電後電壓
與電流交替顯示(最末碼顯示V或A表示當下是顯示電壓或電流),無其他參數測量功能以及
記憶功能
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t01.jpg
通電後電壓與電流交替顯示,僅末碼不同表示電壓及電流
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t02.jpg
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t03.jpg
測試表格
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t04.jpg
第一組測試壓降部分,隨著電流提高,從5.0556V降到4.6732V,0~2A造成的壓降幅度為
0.3824V,與顯示的誤差來到5.71%
第二組電流準確性,0~2A範圍中,差異最大的是小電流部分,達63%;差異最小的是2A,
誤差0.21%
第三組電壓準確性,5V範圍附近誤差維持在-0.14% ~ +2.24%之間,整體讀值略趨向偏低(
實際電壓越低,顯示誤差越大)
2.力童USB電壓電流測試器,此版為自行修改去除外殼及增加活動式USB插頭短線
外觀,這款也是屬於最陽春型的電壓電流測試器,僅有一組四位數七段顯示器,通電後電
壓與電流交替顯示(最末碼顯示V或A表示當下是顯示電壓或電流),無其他參數測量功能以
及記憶功能
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t05.jpg
通電後電壓與電流交替顯示,僅末碼不同表示電壓及電流
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t06.jpg
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t07.jpg
測試表格
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t08.jpg
第一組測試壓降部分,隨著電流提高,從5.0519V降到4.6428V,0~2A造成的壓降幅度為
0.4091V,與顯示的誤差為4.68%
第二組電流準確性,0~2A範圍中,整體數據誤差維持在-1.07% ~ +9.69%間
第三組電壓準確性,5V範圍附近整體誤差維持在0.2% ~ 4.51%之間,整體讀值趨向偏低(
實際電壓越低,顯示誤差越大)
3.林戈智能紅色基板OLED顯示幕USB電壓電流測試器
外觀,這款屬於無外殼設計,紅色電路板為雙層設計,顯示幕由LED改為OLED,可以顯示
更多資訊,但OLED顯示幕也比較容易受到撞擊而破損(尤其此款又無外殼保護)
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t09.jpg
通電後會先顯示歡迎畫面
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t10.jpg
然後就會進入測量畫面,可同時顯示電壓(V)、電流(I)、功率(P)及累計電容量(C),不過
無記憶功能,電源拔除後記憶資訊就會消除
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t11.jpg
側邊有一開關,按下後可以改變OLED顯示方向(180度顛倒)
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t12.jpg
測試表格
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t13.jpg
第一組測試壓降部分,隨著電流提高,從5.0548V降到4.729V,0~2A造成的壓降幅度為
0.3258V,不過與顯示的誤差僅為1.29%~1.33%
第二組電流準確性,0~2A範圍中,0.5A以前較不準確,誤差最大有15.36%,超過0.5A後誤
差降到1%以下
第三組電壓準確性,5V範圍附近整體誤差維持在0.05% ~ 3.69%之間,整體讀值趨向偏低(
實際電壓越低,顯示誤差越大)
4.炬為JUWEI USB安全監測儀進階版
外觀,此進階版為帶有警示及USB電壓電流異常切斷功能(初級版只有顯示功能),當USB電
壓與電流偵測到異常時,會發出蜂鳴聲並切斷USB輸出
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t14.jpg
通電後前面兩位會顯示電壓,後面三位會顯示電流
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t15.jpg
按一下開關,可切換至mAh顯示,不過這款也沒有記憶功能,所以斷電後資料就會消失
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t16.jpg
測試表格
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t17.jpg
第一組測試壓降部分,隨著電流提高,從5.0521V降到4.5706V,0~2A造成的壓降幅度為
0.4815V,與顯示的誤差最高為7.21%
第二組電流準確性,0~2A範圍中,整體電流顯示數據偏高,除了0.1A的8.3%以外,隨著電
流越高,顯示誤差越大,最大差異為5.3%
第三組電壓準確性,5V範圍附近整體誤差維持在0.31% ~ 4.31%之間,整體讀值變化並無
規律可言,應與小數點下只顯示一位有關係
5.KCX-017 LCD顯示可記憶USB電壓電流測試器
外觀,有白色塑膠盒罩住,露出一個USB活動短線插頭,中央有一LCD顯示幕鏡面保護蓋
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t18.jpg
靠近活動短線的側邊有設置一個Micro USB插座,使用者可以自行插上USB線路,並與內建
短線數據比較充電時的壓降幅度,來判斷外接線路損失初步狀況
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t19.jpg
另一側邊是標準USB輸出插座
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t20.jpg
外殼背面有型號及測量規格等數據
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t21.jpg
通電後,內部LCD白色背光會亮起,並顯示電壓、電流、累計電容量及當前記憶組別,共
有0~9組等十個空間可以記憶,按下右上角按鍵可以切換或進行清除,且有記憶功能,斷
電後可保持資料直到使用者自行清除
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t22.jpg
測試表格
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t23.jpg
第一顆
第一組測試壓降部分,隨著電流提高,從5.0539V降到4.7375V,0~2A造成的壓降幅度為
0.3164V,與顯示的誤最高為4.27%
第二組電流準確性,0~2A範圍中,0.5A以前誤差最大4.88%,超過0.5A後誤差降到
1.39%~0.39%之間
第三組電壓準確性,5V範圍附近整體誤差維持在-0.54% ~ 1.21%之間,超過5V顯示偏高,
低於5V顯示偏低
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t24.jpg
第二顆
第一組測試壓降部分,隨著電流提高,從5.0527V降到4.6784V,0~2A造成的壓降幅度為
0.3743V,與顯示的誤差最高為3.24%
第二組電流準確性,0~2A範圍中,0.6A以前較不準確,誤差最大有12.23%,超過0.6A後誤
差降到1.37%~0.11%之間
第三組電壓準確性,5V範圍附近整體誤差維持在0.05% ~ 4.37%之間,整體讀數趨向偏低(
實際電壓越低,誤差越大)
6.YZX Studio高精度OLED顯示幕電壓電流偵測器
外觀,USB插頭插座為側插式設計,OLED顯示幕佔用走其他剩餘空間,本體為裸露無外殼
設計,須注意不可撞擊到脆弱的OLED
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t25.jpg
通電後會先出現YZX STUDIO的字樣
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t26.jpg
接著進入測量畫面,可同時顯示電壓、電流、Ah與Wh,且可以提供0~9共十組的數據記憶(
右上顯示當前為第5組),這款強調的是電流精確測量能力,所以可以看到電流測量值可以
到達小數點下第四位
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t27.jpg
按下後面的功能開關,可切換測量顯示數據,第二頁是電流、電壓、功與平均電壓
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t28.jpg
再按一下可進入電流歷程記錄圖表
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t29.jpg
再按一下可進入電壓歷程記錄圖表
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t30.jpg
測試數據表格
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t31.jpg
第一組測試壓降部分,隨著電流提高,從5.0536V降到4.789V,0~2A造成的壓降幅度為
0.2646V,與顯示的誤差最高為2.32%
第二組電流準確性,0~2A範圍中,除了0.1A誤差1.09%以外,整體誤差都維持在1%以下,
最低誤差為2A的0.12%
第三組電壓準確性,5V範圍附近整體誤差維持在0.03% ~ 2.21%之間,整體讀數顯示趨向
偏低(顯示值比實際值要低)
7.USB 2.0帶殼版YZX Studio高精度OLED顯示幕電壓電流偵測器
外觀,多了一個透明外殼保護OLED顯示幕及電路板,不過似乎是拿CHARGER Doctor的來使
用而非重新開模
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t32.jpg
背面,開了一個小孔露出按鍵,用來切換及設定功能
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t33.jpg
通電後啟動畫面及內部功能與沒有外殼版的相同,製作者表示帶外殼版修改了包含晶振在
內的幾個元件,可以有更高的穩定性及準確性
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t34.jpg
測試數據表格
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t35.jpg
第一組測試壓降部分,隨著電流提高,從5.1708V降到4.9158V,0~2A造成的壓降幅度為
0.1642V,與顯示的誤差最高為3.34%
第二組電流準確性,0~2A範圍中,整體誤差都維持在0.5%以下
第三組電壓準確性,5V範圍附近整體誤差維持在0.14% ~ 2.05%之間,整體讀數顯示趨向
偏低(顯示值比實際值要低)
8.USB 3.0直版YZX Studio高精度OLED顯示幕電壓電流偵測器
外觀,把原本側插式設計修改為直式設計,連接與數據閱讀上較方便,正面有一PCB製作
的保護上蓋,有USB 3.0 Power Monitor、輸入電壓電流規格、USB 3.0 LOGO及YZX
Studio字樣,中央OLED顯示幕視窗直接鏤空
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t36.jpg
背面電路板直接裸露,應可以加上一絕緣保護膠片,這裡也有印YZX Studio字樣
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t37.jpg
輸入為正規USB 3.0插頭
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t38.jpg
輸出端也是正規的USB 3.0插座
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t39.jpg
通電後啟動畫面及功能都與沒外殼版與外殼版的版本都相同,不過據製作者表示USB 3.0
直版有較多元件進行更動
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t40.jpg
測試數據表格
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/t41.jpg
第一組測試壓降部分,隨著電流提高,從5.1736V降到4.9654V,0~2A造成的壓降幅度為
0.1246V,與顯示的誤差最高為2.51%
第二組電流準確性,0~2A範圍中,整體誤差都維持在0.55%以下(0.1A為最高)
第三組電壓準確性,5V範圍附近整體誤差維持在0.02% ~ 1.8%之間,整體讀數顯示趨向偏
低(顯示值比實際值要低)
各測試器耗電量測試:
這裡使用YZX Studio無外殼板作為測試裝置,測量每一款的消耗電流
CHARGER Doctor消耗22.7mA
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/01.jpg
修改版力童消耗26.1mA
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/02.jpg
林戈智能紅色PCB OLED顯示幕USB測試器消耗7.1mA
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/03.jpg
炬為USB安全監測儀消耗27.2mA(內部蜂鳴器未作動)
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/04.jpg
KCX-017消耗6.5mA
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/05.jpg
YZX Studio的USB 3.0版消耗8.6mA,無外殼版消耗9.2mA(17.8-8.6),有外殼版的也接近
此數據
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/06.jpg
利用YZX Studio USB 3.0版測試金士頓DTM30 16GB USB 3.0隨身碟運作的耗電量,待機為
33.1mA,於寫入時則增加至兩倍
http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/usbtester/07.jpg
結論:
1.顯示電流最準確的是YZX Studio,0~2A誤差值只有0.12%~1.09%之間(最大誤差1.09%在
0.1A)
2.造成壓降最小的也是YZX Studio,0~2A間USB公母接頭加上本體電路造成的壓降只有
0.2646V
3.兩組KCX-017測試數據會差異甚大的原因,推測應是本體製作時的誤差以及後續校正上
的精確度所導致(此款採用單晶片進行電壓及電流取樣)
4.炬為USB安全監測儀因為有異常時切斷USB輸出供電的功能,表示在電源線路上有串聯控
制用元件,這也造成其壓降幅度較大,0~2A壓降接近0.5V,且因為電壓僅取到小數點後一
位,也造成電壓顯示上的誤差較大
5.CHARGER Doctor在低電流下的準確度相當差,隨著電流提高誤差才漸漸縮小
6.林戈智能紅色PCB OLED顯示USB測試器在0.5A以前誤差也偏大,尤其是0.1A誤差達15.36%,不過
0.5A之後的誤差就控制在1%以內
7.修改版力童電流顯示上誤差最大是在0.3A附近,也是屬於低電流較為不準確的類型
8.炬為USB安全監測儀除0.1A誤差最大(8.3%)外,隨電流提高誤差也逐漸加大,且整體電
流顯示值較實際逐漸偏高
9.兩組KCX-017在小電流下的顯示電流誤差值差異甚大,可能是元件特性或是校正上的差

10.顯示電壓與實際輸入電壓的差異,比較令人意外的是第一顆KCX-017有最小的顯示電壓
誤差,再來是YZX STUDIO,便宜的CHARGER Doctor排第三,林戈智能紅色PCB OLED顯示USB測試器
排第四,第二顆KCX-017排第五,修改版力童排第六
11.炬為USB安全監測儀因為電壓只顯示到小數點下一位,所以顯示電壓的誤差值一直高低
變動,誤差表現介在第二顆KCX-017與修改版力童之間
12.YZX Studio USB 3.0版本的壓降更小,USB 3.0公母頭及本體造成的壓降僅為0.1246V
,對被測負載造成影響最低
13.YZX Studio帶外殼版與USB 3.0版本因為有修改零件,在電流顯示精確度改善較明顯,
不過電壓方面改善只有USB 3.0版較明顯
14.耗電量比較,使用LCD的KCX-017最低(6.5mA),再來是林戈智能紅色PCB OLED顯示幕測
試器(7.1mA),YZX Studio系列排在第三/四/五(8.6~9.2mA),CHARGER Doctor為第六
(22.7mA),修改版力童為第七(26.1mA),最後一名是炬為(27.2mA)
若是被測負載容易受到電壓壓降而影響工作電流,以及需要測試小耗電量裝置(例如USB藍
芽Dongle)的電流,這幾款內推薦使用YZX Studio的產品,不過其單價也是這幾款內最高

報告完畢,謝謝收看

Links booklink

Contact Us: admin [ a t ] ucptt.com