《電子技術(shù)應(yīng)用》
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簡(jiǎn)易鋰電池保護(hù)IC測(cè)試電路的設(shè)計(jì)
摘要: 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,。
Abstract:
Key words :

  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(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)說明了圖2中模塊B的電路,。模塊A在測(cè)試過流保護(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)試過充電保護(hù)電壓和過放電保護(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的過充,、過放和過流延遲時(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過充,、過放和過流的延遲時(shí)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(shí)抓電源和OC、OD跳變波形圖來測(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)高于過流保護(hù)電壓,,當(dāng)電壓達(dá)到過流保護(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)過流延遲時(shí)間與短流延遲時(shí)間的不同來近似測(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(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),。

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