便攜式設(shè)備的電池保護(hù)IC測試電路的設(shè)計(jì)

　　由于鋰電池的體積密度、能量密度高，并有高達(dá)4.2v的單節(jié)電池電壓，因此在手機(jī)、pda和數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品中獲得了廣泛的應(yīng)用。為了確保使用的安全性，鋰電池在應(yīng)用中必須有相應(yīng)的電池管理電路來防止電池的過充電、過放電和過電流。鋰電池保護(hù)ic超小的封裝和很少的外部器件需求使它在單節(jié)鋰電池保護(hù)電路的設(shè)計(jì)中被廣泛采用。

　　然而，目前無論是正向（獨(dú)立開發(fā)）還是反向（模仿開發(fā)）設(shè)計(jì)的國產(chǎn)鋰電池保護(hù)ic由于技術(shù)、工藝的原因，實(shí)際參數(shù)通常都與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)有較大差別，在正向設(shè)計(jì)的ic中尤為突出，因此，測試鋰電池保護(hù)ic的實(shí)際工作參數(shù)已經(jīng)成為必要。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了專用的鋰電池保護(hù)板測試儀，但價格普遍偏高，并且測試時必須先將ic焊接在電路板上。因此，本文中設(shè)計(jì)了一個簡單的測試電路，借助普通的電子儀器就可以完成對鋰電池保護(hù)ic的測試。

鋰電池保護(hù)ic的工作原理

　　單節(jié)鋰電池保護(hù)ic的應(yīng)用電路很簡單，只需外接2個電阻、2個電容和2個mosfet，其典型應(yīng)用電路如圖1所示。

圖1  鋰電池保護(hù)ic的典型應(yīng)用電路

鋰電池保護(hù)ic測試電路設(shè)計(jì)

圖2  鋰電池保護(hù)ic測試電路

　　根據(jù)鋰電池保護(hù)ic的工作原理設(shè)計(jì)的測試電路如圖2所示，圖3詳細(xì)說明了圖2中模塊b的電路。模塊a在測試過流保護(hù)時為cs引腳提供電壓，模擬圖1中的cs引腳所探測到的電壓。調(diào)整模塊中的可變電位器可為cs引腳提供可變電源，控制其中的跳變開關(guān)可為cs提供突變電壓。模塊b為電源，模擬為ic提供工作電壓。調(diào)整電路中的可變電位器r7可為整個電路提供一個可變電壓，在測試過充電保護(hù)電壓和過放電保護(hù)電壓時使用?？刂颇K中的開關(guān)s1的閉合為測試電路提供一個跳變電源，在測試ic的過充、過放和過流延遲時使用。跳線端口p1、p2在測試ic工作電流時使用，在測試其他參數(shù)時將開關(guān)s2導(dǎo)通即可。測試ic工作電流時，將電流表接在p1、p2上，將開關(guān)s2斷開。模塊c是用2個mosfet做成的微電流源，在測試od、oc輸出高、低電平時向該引腳吸、灌電流，只要mosfet選擇恰當(dāng)，可以滿足測試需要。模塊d是2片mosfet集成芯片，相當(dāng)于圖1中的m1、m2，其中的兩個端口在測試mosfet漏電流時使用，在測試其他參數(shù)時要將這兩個端口短接。模塊e是一個ic插座，該插座用于放置待測ic，最多可以放置4片ic（測試時只能放一片ic），測試完以后可以將ic取出，不留任何痕跡，不影響ic的銷售和再次測試。

圖3  模塊b的電路圖

　　在測試電路的設(shè)計(jì)中，對電阻的選擇要慎重。在模塊a、b、c中由于有可變電位器的存在，如果其他電阻選擇不適當(dāng)容易造成電路的燒毀，尤其是模塊a和b中的可變電位器的選擇對測試各種電壓的精度影響很大。本電路中兩個可變電位器都是1k/10圈的，精度較高。模塊c中的mosfet的選擇要注意其工作電流范圍，在測試需要用到的電流只有兩個級別，一個是零點(diǎn)幾個微安，一個是幾十微安，因此一般要求能提供微安級以下的電流。另外，電源的穩(wěn)定度對整個ic測試參數(shù)的影響很大，因此，在測試時盡量使用穩(wěn)定性好的電源。

本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

本設(shè)計(jì)有以下三個特點(diǎn)。

● 在測試ic過充、過放和過流的延遲時利用開關(guān)將電阻短路或開路來實(shí)現(xiàn)電路電源的突變，并且利用示波器同時抓電源和oc、od跳變波形圖來測量延遲時間。

● 為了實(shí)現(xiàn)測試oc、od高、低電平時向引腳吸、灌電流，本電路用mosfet做了兩個簡單的微電流源，選用的mosfet型號為tn0201t，利用柵級電壓控制漏、源級電流，以漏、源級電流為電流源，精度可以達(dá)到0.1μa，基本可以滿足測試的需要。

● 測試過流保護(hù)電壓時，即測試使od引腳從高電平跳變?yōu)榈碗娖降腸s引腳電壓。短流保護(hù)電壓遠(yuǎn)高于過流保護(hù)電壓，當(dāng)電壓達(dá)到過流保護(hù)電壓時電路已經(jīng)發(fā)生跳變，od輸出一直為低電平，因此常規(guī)方法無法測試出短流保護(hù)電壓，于是，本文采用了一種間接的近似測試方法。ic對過電流保護(hù)的延遲時間大概為幾個到十幾個毫秒，而短流延遲時間則大概為十幾個微秒，因此可以根據(jù)過流延遲時間與短流延遲時間的不同來近似測試短流保護(hù)電壓。此參數(shù)使用專用的鋰電池保護(hù)板測試儀也無法測出。

　　本測試電路也存在一些不足。一是對ic測試的精度與電源穩(wěn)定度、電表精度有關(guān)，其中，對各種電壓測試的精度還與可變電位器的精度有關(guān)；二是短流保護(hù)電壓測得的是近似值。

總結(jié)

　　雖然目前市場上有很多鋰電池保護(hù)板測試儀，但價格昂貴，并且測試參數(shù)固定，不能滿足實(shí)際測試的需要。在實(shí)際的應(yīng)用中，客戶最注重的鋰電池保護(hù)ic的幾個主要參數(shù)為：過充、過放和過流保護(hù)電壓、靜態(tài)工作電流和斷電電流、過充、過放和過流保護(hù)延遲，以及od、oc引腳的輸出高、低電平。本文提供的測試方法可以很精確地測出上述參數(shù)，已經(jīng)超出了鋰電池保護(hù)板測試儀所能測試的參數(shù)。因此，在一些對鋰電池保護(hù)ic參數(shù)要求很全面或條件比較受限制的場合，本文提供的測試電路和測試方法是一種較好的選擇。

　　上述測試電路和測試方法已經(jīng)投入使用，現(xiàn)已成功測試千余片鋰電池保護(hù)ic。從測試結(jié)果來看，除了短流保護(hù)電壓是近似測試以外，其余參數(shù)測試都與專用的測試儀器測出的結(jié)果非常吻合；從客戶反映情況來看，該測試電路測出的參數(shù)準(zhǔn)確，能滿足客戶需要。由于本測試電路沒有封裝（加外殼），可以根據(jù)客戶的需要增加適當(dāng)電路測試出更多參數(shù)（如本文中提到的測試mosfet漏電流大?。?。