簡(jiǎn)單的鋰電池保護(hù)IC測(cè)試電路的設(shè)計(jì)
然而,目前無(wú)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(guó)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(cè)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(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了專用的鋰電池保護(hù)板測(cè)試儀,但價(jià)格普遍偏高,并且測(cè)試時(shí)必須先將IC焊接在電路板上。因此,本文中設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試電路,借助普通的電子儀器就可以完成對(duì)鋰電池保護(hù)IC的測(cè)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(jiǎn)單,只需外接2個(gè)電阻、2個(gè)電容和2個(gè)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(cè)試電路設(shè)計(jì)
圖2 鋰電池保護(hù)IC測(cè)試電路
根據(jù)鋰電池保護(hù)IC的工作原理設(shè)計(jì)的測(cè)試電路如圖2所示,圖3詳細(xì)說(shuō)明了圖2中模塊B的電路。模塊A在測(cè)試過(guò)流保護(hù)時(shí)為CS引腳提供電壓,模擬圖1中的CS引腳所探測(cè)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(gè)電路提供一個(gè)可變電壓,在測(cè)試過(guò)充電保護(hù)電壓和過(guò)放電保護(hù)電壓時(shí)使用??刂颇K中的開關(guān)S1的閉合為測(cè)試電路提供一個(gè)跳變電源,在測(cè)試IC的過(guò)充、過(guò)放和過(guò)流延遲時(shí)使用。跳線端口P1、P2在測(cè)試IC工作電流時(shí)使用,在測(cè)試其他參數(shù)時(shí)將開關(guān)S2導(dǎo)通即可。測(cè)試IC工作電流時(shí),將電流表接在P1、P2上,將開關(guān)S2斷開。模塊C是用2個(gè)MOSFET做成的微電流源,在測(cè)試OD、OC輸出高、低電平時(shí)向該引腳吸、灌電流,只要MOSFET選擇恰當(dāng),可以滿足測(cè)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(gè)端口在測(cè)試MOSFET漏電流時(shí)使用,在測(cè)試其他參數(shù)時(shí)要將這兩個(gè)端口短接。模塊E是一個(gè)IC插座,該插座用于放置待測(cè)IC,最多可以放置4片IC(測(cè)試時(shí)只能放一片IC),測(cè)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(cè)試。
圖3 模塊B的電路圖
在測(cè)試電路的設(shè)計(jì)中,對(duì)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(duì)測(cè)試各種電壓的精度影響很大。本電路中兩個(gè)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(cè)試需要用到的電流只有兩個(gè)級(jí)別,一個(gè)是零點(diǎn)幾個(gè)微安,一個(gè)是幾十微安,因此一般要求能提供微安級(jí)以下的電流。另外,電源的穩(wěn)定度對(duì)整個(gè)IC測(cè)試參數(shù)的影響很大,因此,在測(cè)試時(shí)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(gè)特點(diǎn)。
● 在測(cè)試IC過(guò)充、過(guò)放和過(guò)流的延遲時(shí)利用開關(guān)將電阻短路或開路來(lái)實(shí)現(xiàn)電路電源的突變,并且利用示波器同時(shí)抓電源和OC、OD跳變波形圖來(lái)測(cè)量延遲時(shí)間。
● 為了實(shí)現(xiàn)測(cè)試OC、OD高、低電平時(shí)向引腳吸、灌電流,本電路用MOSFET做了兩個(gè)簡(jiǎn)單的微電流源,選用的MOSFET型號(hào)為TN0201T,利用柵級(jí)電壓控制漏、源級(jí)電流,以漏、源級(jí)電流為電流源,精度可以達(dá)到0.1μA,基本可以滿足測(cè)試的需要。
● 測(cè)試過(guò)流保護(hù)電壓時(shí),即測(cè)試使OD引腳從高電平跳變?yōu)榈碗娖降腃S引腳電壓。短流保護(hù)電壓遠(yuǎn)高于過(guò)流保護(hù)電壓,當(dāng)電壓達(dá)到過(guò)流保護(hù)電壓時(shí)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(wú)法測(cè)試出短流保護(hù)電壓,于是,本文采用了一種間接的近似測(cè)試方法。IC對(duì)過(guò)電流保護(hù)的延遲時(shí)間大概為幾個(gè)到十幾個(gè)毫秒,而短流延遲時(shí)間則大概為十幾個(gè)微秒,因此可以根據(jù)過(guò)流延遲時(shí)間與短流延遲時(shí)間的不同來(lái)近似測(cè)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(cè)試儀也無(wú)法測(cè)出。
本測(cè)試電路也存在一些不足。一是對(duì)IC測(cè)試的精度與電源穩(wěn)定度、電表精度有關(guān),其中,對(duì)各種電壓測(cè)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(cè)得的是近似值。
總結(jié)
雖然目前市場(chǎng)上有很多鋰電池保護(hù)板測(cè)試儀,但價(jià)格昂貴,并且測(cè)試參數(shù)固定,不能滿足實(shí)際測(cè)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(gè)主要參數(shù)為:過(guò)充、過(guò)放和過(guò)流保護(hù)電壓、靜態(tài)工作電流和斷電電流、過(guò)充、過(guò)放和過(guò)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(cè)試方法可以很精確地測(cè)出上述參數(shù),已經(jīng)超出了鋰電池保護(hù)板測(cè)試儀所能測(cè)試的參數(shù)。因此,在一些對(duì)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(chǎng)合,本文提供的測(cè)試電路和測(cè)試方法是一種較好的選擇。
上述測(cè)試電路和測(cè)試方法已經(jīng)投入使用,現(xiàn)已成功測(cè)試千余片鋰電池保護(hù)IC.從測(cè)試結(jié)果來(lái)看,除了短流保護(hù)電壓是近似測(cè)試以外,其余參數(shù)測(cè)試都與專用的測(cè)試儀器測(cè)量的結(jié)果非常吻合;從客戶反映情況來(lái)看,該測(cè)試電路測(cè)出的參數(shù)準(zhǔn)確,能滿足客戶需要。由于本測(cè)試電路沒(méi)有封裝(加外殼),可以根據(jù)客戶的需要增加適當(dāng)電路測(cè)試出更多參數(shù)(如本文中提到的測(cè)試MOSFET漏電流大小)。