記事の概要

Nordic社のPower Profiler Kitを使用してBLE通信の消費電力を測定します。

Power Profiler Kitとは何か

Power Profiler KitはNoridicが販売している消費電力測定用の治具です。
Nordicの販売している開発キットだけではなく、自作のボードや市販の開発モジュールにも使用できます。

消費電力測定時は、USBコネクタはPower Profiler Kitへ給電するので、nRF52840-DKに給電するSB40ジャンパ中央の導線を削ります。

この加工をするとUSB接続時にnRF52840-DKへ給電されなくなるので、加工後にnRF52840-DKを単体で使用する場合には、ジャンパピンで接続してください。

電源経路の詳細は以下のマニュアルをご覧ください。
Measuring current

まずあらかじめnRF52840-DKにソフトデバイスとアプリケーションを書き込んでください。
もし既にSB40を削っているのでしたら、ジャンパピンで接続してください。

Power Profiler kitをnRF52840-DKに接続します。

Power Profiler kitのDUT SelectスイッチはDKに設定し、Power SelectスイッチもDKに設定します。
また中央のCOMスイッチをDKに設定します。（針やピンセットなどでスイッチを動かせます）

給電用のUSBコネクタはnRF52840-DK側に接続し、電源スイッチをONにします。

nRF Connectを起動し、Power ProfilerのOpenをクリックします。

Select deviceでボードを選択します。この時に接続する相手はPower Profiler kitのnRF52832になります。
接続に成功後、Startをクリックすれば消費電力の測定が開始します。

ですが、この開発ボードは技適を通過していないので、電波を発生させてはいけません。
実際の測定画面の見方は次節以降に解説します。

外部機器に対して使用する場合、J-Linkとの接続が必要になります。
DKボードがある場合は、DKボードのJ-Linkチップを使用します。
DKボードを使わない場合は、別途J-Linkを用意しないといけません。

J-Linkには以下の種類があります。

DKボードを使わない場合の配線は以下の通りです。

Power Profiler kitのExternal DUTピンの＋と―を外部機器のVCC（2.7V～3.3V）とGNDに接続します。

給電用のUSBコネクタはPower Profiler kit側に接続します。
外部機器にはPower Profiler kitから給電するので、外部機器には電源は不要になります。

Power Profiler kitのDUT SelectスイッチはExternalに設定し、Power SelectスイッチはRegに設定します。
また中央のCOMスイッチをEXTに設定します。

またPower Profiler kitのDebug InにJ-Linkを接続します。

DKボードの場合と同じように、nRF Connectを起動し、Power ProfilerのOpenをクリックします。

Select deviceでJ-Linkと接続して、Startをクリックします。

すると、以下のように消費電力が表示されます。
山になっているところが、アドバタイジングパケットを発信して、電力を消費しているところです。

この外部機器はGPSなどと接続しているので、アドバタイジングパケットを発信していない時も、待機電力約7mAを消費していることも分かります。

トリガーを設定すれば、瞬間的な消費電力も測定できます。

DKボードを使う場合の配線は以下の通りです。

Power Profiler kitのExternal DUTピンの＋と―を外部機器のVCC（2.7V～3.3V）とGNDに接続します。

給電用のUSBコネクタはnRF52840-DK側に接続し、電源スイッチをONにします。
外部機器にはPower Profiler kitから給電するので、外部機器には電源は不要になります。

Power Profiler kitのDUT SelectスイッチはExternalに設定し、Power SelectスイッチはRegに設定します。
また中央のCOMスイッチをDKに設定します。

測定方法はDKボードを使わない場合と同じです。

消費電力の測定方法については、以下もご参照ください。

Using the Power Profiling Kit to measure Current Draw on an External Device