CN103344904A - 一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试方法和电路 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试电路和方法，所述测试电路由以下结构组成：单片机控制电路，分别控制电压配置网络和电流配置网络；电压配置网络，其输出端接恒压电子负载；电流配置网络，其通过恒流电路连接恒压电子负载；基准电压电路，其输出端连接恒压电子负载；被测电路，其两端分别通过隔离通道，连接恒压电子负载。本发明通过修改测试方案、设计测试电路等针对性的提高锂电池测试效率、降低测试配件成本、增加电池测试可靠性及稳定性。同时，通过优化测试电路，增加测试***接口的兼容性、降低操作员人为失效因素、改善测试***整体空间使用率。

Description

一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试方法和电路

技术领域

本发明涉及一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试方法和电路,属于锂电池充电电路应用领域。

背景技术

目前，商用设备产品大部分都附带锂电池，便于手持操作或者非正常掉电下保持产品正常使用；相应的，其产品板卡中均落有锂电池充电电路，目前的产品测试装备的开发，也对该部分电路进行功能测试以验证其电路正确性、可靠性。

现有技术中：采用外接引入锂电池测试方案，即将特定需求的锂电池规格***测试工装（ATB）的接口中，通过信号转接装置（AB）的测试顶针将其与被测板卡（EUT）相应测试电路对接，被测板卡（EUT）***自身分析充电电路工作状态，从而用以判断充电电路功能完整性。测试操作示意图如附图1所示。

现有技术的方案的缺点：

A不同产品配置不同型号锂电池，则需要额外的配件清单；

B不同型号锂电池接口大多不兼容，导致工装测试***上预留的外接口也无法兼容；

C外接锂电池放置于测试***设备旁，增加不必要测试设备空间，且增加引线不良因素；

D因锂电池使用寿命、限用条件等，需测试人员定期更换、检查或放置连接错误。

发明内容

本发明提供一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试方法和电路。

其中：一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试电路，由以下结构组成：单片机控制电路，分别控制电压配置网络和电流配置网络；恒压电子负载；电压配置网络，其输出端接恒压电子负载；电流配置网络，其通过恒流电路连接恒压电子负载；基准电压电路，其输出端连接恒压电子负载；隔离通道；被测电路，其两端分别通过隔离通道，连接恒压电子负载。

所述恒压电子负载，使用双通道低功耗比较器来驱动后级P沟道MOS功率开关管，模拟充当充电电路的开关负载，比较器电源、LDO电源由测试***提供，LDO输出稳定电压值作为比较器正相基准比较电压，负相通过电阻分比网络引线至模拟电池电压（VCC_Battery）；当负相分压高于正相基准，比较器输出低幅值，驱动后级MOS开关管导通，反之则使其截止，由此恒压电子负载最终使模拟电池电压置于固定值，且值取决于负相分压网络。

模拟电池电压（VCC_Battery）=Vref*（1+R1/R2），其中Vref为基准电压值，R1、R2分别为分压网路上下两部。

所述电压配置网络通过运放、分立元件或者两者结合、或使用特殊稳压器件的方式构建恒流电路。Q95、Q96三极管构成所述电流配置网络，电流值由Q96的BE结电压及R472电阻值决定，即：IO=VBE/R472，IO即为流经MOS开关管的电流值，模拟锂电池的充电电流大小；后级，模拟电池电路与被测板卡充电电路之间通过两个MOS管隔开。

一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试电路的测试方法，在兼容现有工装测试***、测试条件的基础上，取消外接引入锂电池的人为手动操作，将模拟锂电池测试电路集成于测试***中，测试电路模拟替代锂电池的工作状态，将模拟锂电池电路接口与被测板卡充电电路结合，由被测板卡充电电路自身检测充电状态及采集充电电压，通过PC端显示测试结果。

根据现有方案所述的缺点，本发明通过修改测试方案、设计测试电路等针对性的提高锂电池测试效率、降低测试配件成本、增加电池测试可靠性及稳定性。

同时，通过优化测试电路，增加测试***接口的兼容性、降低操作员人为失效因素、改善测试***整体空间使用率。

附图说明

通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中：

图1：现有技术中的锂电池测试操作示意图；

图2：本发明的测试方案构架变更示意图；

图3：本发明的测试电路设计框架示意图；

图4：本发明的恒压电子负载电路设计电路图；

图5：本发明的模拟电池电压调整设计电路图；

图6：本发明的恒流限流电路设计电路图；

图7：本发明的具体实施例的电路原理图。

具体实施方式

在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。

在兼容现有工装测试***、测试条件的基础上，取消外接引入锂电池的人为手动操作，将模拟锂电池测试电路集成于测试***中，测试电路模拟替代锂电池的工作状态，采用与现有方案相同的检测方式，即将模拟锂电池电路接口与被测板卡充电电路结合，由被测板卡充电电路自身检测充电状态及采集充电电压，通过PC端显示测试结果。测试方案构架变更示意图如附图2所示。

本发明设计的集成测试电路，结合被测板卡充电电路的实际性能需求（含工作电压、充放电电流等），模拟锂电池工作原理，使其可靠地被充电电路识别并可稳定地充当其被测试负载。

测试电路设计框架示意图如附图3所示。

本发明的详细方案设计描述如下：

1审核锂电池实际充放电工作原理，即先恒流充电至标称电压值后再恒压充电至额定容量；

2取消外接引入锂电池，则测试电路应可替代锂电池实物，并具有其特定的电性能；

3考虑到便于不同电压规格锂电池的模拟替代，设计与其兼容的恒压电子负载电路，模拟锂电池恒压充电阶段；

4测试恒压电子负载电路在产品充电电路下的实际电气性能，并结合现有公司物料基础上，增加限流恒流电路，使其可接受需求的充电电流，同时使其具备恒流充电的特性；

5结合恒压及恒流电路设计，可针对性地根据被测板卡充电电路的实际电压、电流需求增加实时切换选择电路或开关，实现测试设备的半智能化；

方案选择及设计实现概述：

1恒压电子负载电路设计

可通过运放、分立元件或者特殊稳压器件等实现，本发明取比较器及MOS管结合完成，则考虑其易实现、精度高、选料常规，可满足POS产品充电电压需求；

如下图4所示，该电路使用一只双通道低功耗比较器（LM393）来驱动后级P沟道MOS功率开关管，模拟充当充电电路的开关负载，比较器电源、LDO电源由测试***提供，LDO输出（1.5V）稳定电压值作为比较器正相基准比较电压，负相通过电阻分比网络引线至模拟电池电压（VCC_Battery）；当负相分压高于正相基准，比较器输出低幅值，驱动后级MOS开关管导通，反之则使其截止，由此该电路最终效果使模拟电池电压置于固定值，且值取决于负相分压网络。CD1、D11用于保护MOS管。LDO基于公司常规物料选用，也可以选用稳压二极管、精密基准电压源等。

其中，VCC_Battery=Vref*（1+R1/R2），其中Vref为基准电压值，R1、R2分别为分压网路上下两部（即为图示中R133/R134）。

2模拟电池电压调整设计，如图5所示。

可通过运放、分立元件或者两者结合、或使用特殊稳压器件的方式构建恒流电路，本设计取分立元件组成，考虑其易实现、功率三极管负载电流范围大，后续可根据实际应用中的精度稳定性需求适当取舍方案。

在电路1的基础上增加J34跳线装置，该电路设计选择公司产品中常用的两种锂电池电压，即3.7V、7.4V标称值。设计电路可满足实际生产测试中的需求并可实时操作切换。

其他构思：该部分可另外考虑设计为多通道切换、且由测试***单片机根据需求智能控制，取消人员操作。

3恒流限流电路设计，如图6所示。

Q12、R123及运放构成恒流限流网络，电流值由R123阻值和运放比较电压决定，即：

IO=V-/R123，IO即为流经MOS开关管的电流值，设置锂电池的充电负载电流大小。

后级，模拟电池电路与被测板卡充电电路之间通过两个MOS管隔开。

其他构思：该部分电路亦可另外设计为多通道切换、且有单片机智能控制，以适应被测板卡充电电路对于不同充电电流下的工作状态模拟。同时综合以上电路可进行恒压充电、恒流充电、恒功率等阶梯状态变化的模拟演示。

4技术参数

通过分压网络、恒流网络、MOS开关管及PNP三极管的配置选择，该电路可满足产品充电芯片的电气特性需求，即：

单节锂电池充电电压，2.9V-4.2V；

双节锂电池充电电压，5.7V-8.4V；

锂电池充电电流范围，150mA-1000mA；

附图7所示本发明最终实现的详细原理图，含恒压电路、恒流电路、分压选择网络、基准电压产生电路、MOS管隔离电路，预留用于兼容旧方案的锂电池接口插座。

本发明中的缩略语和关键术语定义如下：

ATB：Automatic Test Board，特指用于测试公司产品的自动测试装备；

EUT：Equipment under Test，特指通过自动测试装备检测的板卡；

A B：Adapter board，特指通过自动测试装备与被测板卡相连的信号转接装置。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试电路，其特征在于：

所述测试电路由以下结构组成：

单片机控制电路，分别控制电压配置网络和电流配置网络；

恒压电子负载；

电压配置网络，其输出端接恒压电子负载；

电流配置网络，其通过恒流电路连接恒压电子负载；

基准电压电路，其输出端连接恒压电子负载；

隔离通道；

被测电路，其两端分别通过隔离通道，连接恒压电子负载。

2.如权利要求1所述的一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试电路，其特征在于：

所述恒压电子负载，使用双通道低功耗比较器来驱动后级P沟道MOS功率开关管，模拟充当充电电路的开关负载，比较器电源、LDO电源由测试***提供，LDO输出稳定电压值作为比较器正相基准比较电压，负相通过电阻分比网络引线至模拟电池电压（VCC_Battery）；当负相分压高于正相基准，比较器输出低幅值，驱动后级MOS开关管导通，反之则使其截止，由此恒压电子负载最终使模拟电池电压置于固定值，且值取决于负相分压网络。

3.如权利要求2所述的一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试电路，其特征在于：

其中，模拟电池电压（VCC_Battery）=Vref*（1+R1/R2），其中Vref为基准电压值，R1、R2分别为分压网路上下两部。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试电路，其特征在于：

所述电压配置网络通过运放、分立元件或者两者结合、或使用特殊稳压器件的方式构建恒流电路。

5.如权利要求4所述的一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试电路，其特征在于：

Q12、R123及运放构成恒流限流网络，电流值由R123阻值和运放比较电压决定，即：IO=V-/R123，IO即为流经MOS开关管的电流值，设置锂电池的充电负载电流大小；

后级，模拟电池电路与被测板卡充电电路之间通过两个MOS管隔开。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种用于检验产品充电电路的模拟锂电池测试电路的测试方法，其特征在于：

在兼容现有工装测试***、测试条件的基础上，取消外接引入锂电池的人为手动操作，将模拟锂电池测试电路集成于测试***中，测试电路模拟替代锂电池的工作状态，将模拟锂电池电路接口与被测板卡充电电路结合，由被测板卡充电电路自身检测充电状态及采集充电电压，通过PC端显示测试结果。

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