CN112147484B - 一种基于充电芯片的测试***及充电测试*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于充电芯片的测试***及充电测试***，其中，一种基于充电芯片的测试***至少包括模拟电池电路和电池充电电流测量电路，但不包括主控制器和充电管理芯片；另一种基于充电芯片的测试***包括模拟电池电路、可调节电池电压电路、电池充电电流测量电路和主控制器，但不包括充电管理芯片；而一种基于充电芯片的充电测试***包括模拟电池电路、可调节电池电压电路、电池充电电流测量电路和主控制器。本发明无需考虑实体电池的使用寿命的影响，保证测试***接入的充电管理芯片的测试正确性和测试的可靠性，测试***简单，测试配件成本低，适应范围广。
Description
技术领域
本发明属于芯片测试的技术领域，尤其涉及一种基于充电芯片的测试***及充电测试***。
背景技术
锂电池充电管理芯片在进行final test(对已经封装好的芯片进行测试)之后，在交付给客户使用之前，一般都需要进行QC(产品的质量检验)测试，确保这个锂电池充电管理芯片的各项充电指标符合应用需求。当前的测试方案一般都是采用带真实锂电池进行检测，这些测试方案都存在有一个缺点：锂电池在多次充电检测之后，电压和电量都存在有变化，当锂电池充电到一定程度之后，无法再进行充电检测，需要更换、检查电池，增加引线不良因素，影响锂充电管理芯片的测试正确性和可靠性。
发明内容
本发明通过设计一种模拟电池的充电电路***代替真实的锂电池，并结合充电管理芯片进行恒流恒压模拟调节测试的测试***，有效解决以上缺点，并实现充电管理芯片的自动化检测。
一种基于充电芯片的测试***，该测试***包括：模拟电池电路和电池充电电流测量电路；所述模拟电池电路至少包括供电电源、供电端口、浮空接地端、信号输出端和信号输入端，所述模拟电池电路的信号输入端用于接收待处理的电池电压信号，所述模拟电池电路的供电端口接入供电电源；所述电池充电电流测量电路至少包括正电池输入端、负电池输入端、第一接地端和第一通讯接口，所述电池充电电流测量电路的正电池输入端与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，所述电池充电电流测量电路的第一接地端接地，所述电池充电电流测量电路的负电池输入端接地，所述电池充电电流测量电路的第一通讯接口用于为所述测试***外部的控制器传输充电电流的测量信号；其中，所述模拟电池电路的信号输出端与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端用于接入所述测试***之外的充电管理芯片。
与现有技术相比，本技术方案使用模拟电池电路代替电池，可结合电池充电电流测量电路进行电池充电状态的实时稳定监视，同时能将该模拟电池电路和电池充电电流测量电路组成的测试***应用于例如充电芯片检测或者其他对电子产品的电气测试中，无需考虑实体电池的使用寿命的影响，保证测试***接入的充电管理芯片的测试正确性和测试的可靠性，同时测试***简单，测试配件成本低，适应范围广。
进一步地，所述测试***还包括可调节电池电压电路，可调节电池电压电路至少包括第二通讯接口和转换输出端；可调节电池电压电路的第二通讯接口用于接收外部所述测试***外部的控制器写入的电压调节信号；所述模拟电池电路的信号输入端与可调节电池电压电路的转换输出端连接。该技术方案实时调节控制输入所述模拟电池电路的电池电压，实现对模拟电池充电过程（恒流充电过程和恒压充电过程）的演示，不需更换电池、降低操作员人为失效因素。
进一步地，所述模拟电池电路还包括放大器、第一反馈电阻和第二反馈电阻，放大器包括正电源端、负电源端、正相输入端、反相输入端和电压输出端；放大器的正电源端与所述模拟电池电路的供电端口连接，放大器的负电源端与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，放大器的电压输出端与所述模拟电池电路的信号输出端连接，放大器的正相输入端与所述模拟电池电路的信号输入端连接；第一反馈电阻的一端与放大器的电压输出端连接，第一反馈电阻的另一端与放大器的反相输入端连接，放大器的反相输入端与第二反馈电阻的一端连接，第二反馈电阻的另一端接地。从而控制输入所述模拟电池电路的电压信号的放大处理，使得所述模拟电池电路输出的电池电压范围覆盖过预设数量的电池所能提供的电压。
进一步地，所述电池充电电流测量电路还包括采样电阻和电量监控芯片，电量监控芯片包括正模拟输入端、负模拟输入端、第二接地端、第一串行数据端和第一串行时钟端；电量监控芯片的正模拟输入端与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端连接，电量监控芯片的负模拟输入端与所述电池充电电流测量电路的负电池输入端连接，电量监控芯片的第一串行数据端和第一串行时钟端分别与所述电池充电电流测量电路的相匹配的第一通讯接口连接，电量监控芯片的第二接地端接地；这个采样电阻连接于所述电池充电电流测量电路的正电池输入端和所述电池充电电流测量电路的负电池输入端之间，用于采样检测所述充电管理芯片在恒流充电模式下输出的充电电流和/或恒压充电模式下输出的充电电压。，通过检测流经所述电池充电电流测量电路的采样电阻的电流，可以监控所述充电管理芯片是否处于正常的工作状态，以及时发现有问题的充电管理芯片。
进一步地，所述可调节电池电压电路包括一个DAC转换器，DAC转换器包括参考电源输入端、基准电压输出端、模拟电压转换输出端、第三接地端、第二串行数据端和第二串行时钟端；所述DAC转换器的模拟电压转换输出端与所述可调节电池电压电路的转换输出端连接，所述DAC转换器的参考电源输入端与所述DAC转换器的基准电压输出端连接，所述DAC转换器的第二串行数据端和第二串行时钟端分别与所述可调节电池电压电路的相匹配的第二通讯接口连接，DAC转换器的第三接地端接地。该技术方案能够将串行数据端和串行时钟端传输的数据命令转换为十进制的电压信号，实现对模拟电池电路所能模拟的电池电压进行配置，方便设计者采用自动化的手段进行电压值配置。
进一步地，所述DAC转换器采用DAC121C085芯片，所述电量监控芯片采用INA219芯片。有利于基于充电芯片的测试***的硬件化实现。
一种基于充电芯片的测试***，该测试***包括：模拟电池电路、可调节电池电压电路、电池充电电流测量电路和主控制器；所述可调节电池电压电路至少包括第二通讯接口和转换输出端，可调节电池电压电路的第二通讯接口与主控制器设置的相对应的第三通讯接口连接；所述模拟电池电路至少包括供电电源、供电端口、浮空接地端、信号输出端和信号输入端，所述模拟电池电路的信号输入端与可调节电池电压电路的转换输出端连接，所述模拟电池电路的供电端口接入供电电源；所述电池充电电流测量电路至少包括正电池输入端、负电池输入端、第一接地端和第一通讯接口，所述电池充电电流测量电路的正电池输入端与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，所述电池充电电流测量电路的第一接地端接地，所述电池充电电流测量电路的负电池输入端接地，所述电池充电电流测量电路的第一通讯接口与所述主控制器设置的相对应的第三通讯接口连接；其中，所述模拟电池电路的信号输出端与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端用于接入所述测试***之外的充电管理芯片以实现主控制器调节监视恒流充电和/或主控制器调节监视恒压充电。
与现有技术相比，本技术方案结合外部需要接入的充电管理芯片的实际充电需求使用不同电压规格电池的模拟替代，使用模拟电池电路代替电池，并结合所述电池充电电流测量电路和所述可调节电池电压电路进行电池充电状态的实时稳定监视和反馈调节，调节出与模拟电池电路兼容的恒压恒流充电控制模式和模拟出电池恒压恒流充电阶段，无需考虑实体电池的使用寿命的影响，保证测试***接入的充电管理芯片的测试正确性和测试的可靠性。
进一步地，所述模拟电池电路还包括放大器、第一反馈电阻和第二反馈电阻，放大器包括正电源端、负电源端、正相输入端、反相输入端和电压输出端；放大器的正电源端与所述模拟电池电路的供电端口连接，放大器的负电源端与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，放大器的电压输出端与所述模拟电池电路的信号输出端连接，放大器的正相输入端与所述模拟电池电路的信号输入端连接；第一反馈电阻的一端与放大器的电压输出端连接，第一反馈电阻的另一端与放大器的反相输入端连接，放大器的反相输入端与第二反馈电阻的一端连接，第二反馈电阻的另一端接地。该技术方案采用放大器和电阻这些常规物料的结合去模拟电池，容易实现，且放大器输出的电压能够用于模拟不同充电电压下的工作状态（包括恒流充电和恒压充电），后续可以根据电池的实际需求电压去设计所述模拟电池电路，使得所述模拟电池电路输出的电池电压能够覆盖到预设数量的电池所能提供的电压。
进一步地，所述电池充电电流测量电路还包括采样电阻和电量监控芯片，电量监控芯片包括正模拟输入端、负模拟输入端、第二接地端、第一串行数据端和第一串行时钟端；电量监控芯片的正模拟输入端与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端连接，电量监控芯片的负模拟输入端与所述电池充电电流测量电路的负电池输入端连接，电量监控芯片的第二接地端接地；这个采样电阻连接于所述电池充电电流测量电路的正电池输入端和所述电池充电电流测量电路的负电池输入端之间，用于采样检测所述充电管理芯片在恒流充电模式下输出的充电电流和/或恒压充电模式下输出的充电电压；电量监控芯片的第一串行数据端和第一串行时钟端分别与所述电池充电电流测量电路的相匹配的第一通讯接口连接，用于支持所述主控制器读取所述电池充电电流测量电路所检测获取到的测试结果，这个测试结果包括所述充电管理芯片在恒流充电模式的充电电流和/或恒压充电模式下的充电电压；其中，采样电阻的一端与所述放大器的负电源端连接，采样电阻的另一端接地。
该技术方案适应于在可调节电池电压电路转换输出的不同电压信号下进行匹配的充电电流的工作状态监视，从而综合上述电路进行恒流充电模式和/或恒压充电模式的模拟演示，让所述主控制器监控所述充电管理芯片是否处于正常的工作状态，以及时发现有问题的充电管理芯片。
进一步地，所述可调节电池电压电路包括一个DAC转换器，DAC转换器包括参考电源输入端、基准电压输出端、模拟电压转换输出端、第三接地端、第二串行数据端和第二串行时钟端；所述DAC转换器的模拟电压转换输出端与所述可调节电池电压电路的转换输出端连接，所述DAC转换器的参考电源输入端与所述DAC转换器的基准电压输出端连接，所述可调节电池电压电路的第三接地端接地,所述DAC转换器的第二串行数据端和第二串行时钟端分别与所述可调节电池电压电路的相匹配的第二通讯接口连接，用于支持所述主控制器向所述可调节电池电压电路传输待调节电压对应的指令信号。该技术方案可以针对待测试的所述充电管理芯片的恒流恒压充电性能进行电压调节，实现所述主控制器的智能化控制。
进一步地，所述主控制器通过USB接口与电脑连接，用于通过运行电脑的上位机软件来显示出所述电池充电电流测量电路的测试结果，并根据所述电池充电电流测量电路的测试结果模拟演示出所述模拟电池电路在恒流充电和恒压充电的阶梯状态变化。
一种基于充电芯片的充电测试***，该充电测试***包括充电管理芯片和所述的基于充电芯片的测试***，或者，该充电测试***包括充电管理芯片和所述的基于充电芯片的测试***；其中，所述充电管理芯片至少包括电池正极端、电池负极端和第四接地端，所述充电管理芯片的电池正极端与权利要求1至12任一项所述的测试***的所述模拟电池电路的信号输出端连接，所述模拟电池电路的浮空接地端与所述充电管理芯片的电池负极端连接，所述充电管理芯片的第四接地端接地。本技术方案无需考虑实体电池的使用寿命的影响，保证测试***接入的充电管理芯片的测试正确性和测试的可靠性。
进一步地，所述充电管理芯片内部包括恒流电路和恒压电路；恒流电路用于限制流经所述电池充电电流测量电路的采样电阻的电流保留在一个恒定电流值上以进入恒流充电状态中；恒压电路用于根据所述测试***的主控制器对所述模拟电池电路输出的模拟电池电压的步进式增长调节，来改变流经所述采样电阻的电流，使得流经所述采样电阻的电流为预设截止电流时，所述充电管理芯片的电池正极端的电压保留在一个恒定电压值上以进入恒压充电状态中；这个预设截止电流是支持所述模拟电池电路充满电的电流，也是恒压充电状态和恒流充电状态的分界点处的电流值；其中，当所述测试***的主控制器读取判断到这个恒定电流值位于电流标准范围，且读取判断这个恒定电压值位于电压标准范围时，将所述充电管理芯片识别为合格的充电芯片。该技术方案将所述充电管理芯片接入所述测试***后，既可以实现恒流充电功能，也可以快速检测恒压满充功能。
进一步地，所述充电管理芯片是适用于锂电池的充电管理芯片，所述模拟电池电路用于模拟输出1至4节锂电池的电压。实现反复进行充电检测，不需要更换电池。
附图说明
图1是本发明实施例一公开的一种基于充电芯片的测试***的电路示意图（不包括主控制器和充电管理芯片）。
图2是本发明实施例二公开的一种基于充电芯片的测试***的电路示意图（包括主控制器但不包括充电管理芯片）。
图3是本发明实施例三公开的一种基于充电芯片的充电测试***的电路示意图（包括主控制器和充电管理芯片）。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。
如图1所示，本发明的实施例一公开了一种基于充电芯片的测试***，该测试***包括：模拟电池电路和电池充电电流测量电路；所述模拟电池电路至少包括供电电源、供电端口、浮空接地端、信号输出端和信号输入端，可以理解的，在该图1中未示出的所述模拟电池电路的供电端口、浮空接地端、信号输出端和信号输入端，在实际测试电路中可以为一条导线或一个焊点，并非一定是一个真实的硬件输入输出接口；所述模拟电池电路的信号输入端用于接收待处理的电池电压信号，所述模拟电池电路的供电端口接入供电电源VCC。所述电池充电电流测量电路至少包括正电池输入端、负电池输入端、第一接地端和第一通讯接口，可以理解的，在该图1中未示出的所述电池充电电流测量电路的供电端口、浮空接地端、信号输出端和信号输入端在实际测试电路中可以为一条导线或一个焊点，并非一定是一个真实的硬件输入输出接口；所述电池充电电流测量电路的正电池输入端与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，所述电池充电电流测量电路的第一接地端接地，所述电池充电电流测量电路的负电池输入端接地，所述电池充电电流测量电路的第一通讯接口用于为所述测试***外部的控制器传输充电电流的测量信号；其中，所述模拟电池电路的信号输出端与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端用于接入所述测试***之外的充电管理芯片（图1未表示出）。与现有技术相比，本实施例使用模拟电池电路代替电池，可结合电池充电电流测量电路进行电池充电状态的实时稳定监视，同时能将该模拟电池电路和电池充电电流测量电路组成的测试***应用于例如充电芯片检测或者其他对电子产品的电气测试中，无需考虑实体电池的使用寿命的影响，保证测试***接入的充电管理芯片的测试正确性和测试的可靠性，同时测试***简单，测试配件成本低，适应范围广。
优选地，如图1所示，所述测试***还包括可调节电池电压电路，可调节电池电压电路至少包括第二通讯接口和转换输出端，可以理解的，在该图1中未示出的所述可调节电池电压电路的第二通讯接口和转换输出端在实际测试电路中可以为一条导线或一个焊点，并非一定是一个真实的硬件输入输出接口；可调节电池电压电路的第二通讯接口用于接收外部所述测试***外部的控制器写入的电压调节信号，第二通讯接口可以是I2C通信接口，用于接收数据和时钟指令信号；所述模拟电池电路的信号输入端与可调节电池电压电路的转换输出端连接，用于接收可调节电池电压电路转换后的电压，这个电压来源于通讯接口接收的数据指令信号。本实施例实时调节控制输入所述模拟电池电路的电池电压，实现对模拟电池充电过程（恒流充电过程和恒压充电过程）的演示，不需更换电池、降低操作员人为失效因素。
在实施例一的基础上，如图1所示，所述模拟电池电路还包括放大器、第一反馈电阻R1和第二反馈电阻R2，放大器包括正电源端V+、负电源端V-、正相输入端IN+、反相输入端IN-和电压输出端VO；放大器的正电源端V+与所述模拟电池电路的供电端口连接，可视为放大器的正电源端V+接入供电电源VCC；放大器的负电源端V-与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，可视为放大器的负电源端V-与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端连接；放大器的电压输出端VO与所述模拟电池电路的信号输出端连接；所述模拟电池电路的信号输入端与可调节电池电压电路的转换输出端连接，放大器的正相输入端IN+与所述模拟电池电路的信号输入端连接，可视为放大器的正相输入端IN+与可调节电池电压电路的转换输出端连接，用于接收可调节电池电压电路的转换输出端输出的电压VDACout；第一反馈电阻R1的一端与放大器的电压输出端VO连接，第一反馈电阻R1的另一端与放大器的反相输入端IN-连接，放大器的反相输入端IN-与第二反馈电阻R2的一端，第二反馈电阻R2的另一端接地。因此，放大器的电压输出端VO的电压为（1+R1/R2）*VDACout,实现所述模拟电池电路的放大功能，其中，R1/R2为放大系数，本实施例将R1/R2设置为4。从而控制输入所述模拟电池电路的电压信号的放大处理，使得所述模拟电池电路输出的电池电压范围覆盖过预设数量的电池所能提供的电压。
在实施例一的基础上，如图1所示，所述电池充电电流测量电路还包括采样电阻R3和电量监控芯片，电量监控芯片包括正模拟输入端VIN+、负模拟输入端VIN-、第二接地端GND2、第一串行数据端SDA1和第一串行时钟端SCL1；电量监控芯片的正模拟输入端VIN+与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端连接，可视为电量监控芯片的正模拟输入端VIN+与放大器的负电源端V-连接；电量监控芯片的负模拟输入端VIN-与所述电池充电电流测量电路的负电池输入端连接，可视为电量监控芯片的负模拟输入端VIN-接地；电量监控芯片的第一串行数据端SDA1和第一串行时钟端SCL1分别与所述电池充电电流测量电路的相匹配的第一通讯接口连接，用于向所述测试***外部的控制器传输前述采样电阻R3采样的电流电压信息；电量监控芯片的第二接地端GND2接地；前述采样电阻R3连接于所述电池充电电流测量电路的正电池输入端VIN+和所述电池充电电流测量电路的负电池输入端VIN-之间，用于采样检测所述测试***接入的所述充电管理芯片在恒流充电模式下输出的充电电流和/或恒压充电模式下输出的充电电压，通过检测流经所述电池充电电流测量电路的采样电阻的电流，可以监控所述充电管理芯片是否处于正常的工作状态，以及时发现有问题的充电管理芯片。
在实施例一的基础上，所述可调节电池电压电路包括一个DAC转换器，DAC转换器包括参考电源输入端VREF、基准电压输出端VA、模拟电压转换输出端VOUT、第三接地端GND3、第二串行数据端SDA2和第二串行时钟端SCL2；所述DAC转换器的模拟电压转换输出端VOUT与所述可调节电池电压电路的转换输出端连接，可视为所述DAC转换器的模拟电压转换输出端VOUT与所述放大器的正相输入端IN+连接；所述DAC转换器的参考电源输入端VREF与所述DAC转换器的基准电压输出端VA连接，用于将所述DAC转换器的内部基准电压作为引入的参考电源电压，基于理想的基准电压源应不受电源和温度的影响，所以，这一连接关系在所述可调节电池电压电路中能为所述DAC转换器提供稳定的电压，比一般电源具有更高的精度和稳定性。所述DAC转换器的第二串行数据端SDA2和第二串行时钟端SCL2分别与所述可调节电池电压电路的相匹配的第二通讯接口连接，可调节电池电压电路的第二通讯接口用于接收外部所述测试***外部的控制器写入的电压调节信号，能够将第二串行数据端SDA2传输的数据命令转换为十进制的电压信号，实现对模拟电池电路所能模拟的电池电压进行配置，方便设计者采用自动化的手段进行电压值配置。所述DAC转换器的第三接地端GND3接地。
优选地，所述DAC转换器采用带有I2C接口的DAC121C085芯片，所述电量监控芯片采用INA219芯片。有利于基于充电芯片的测试***的硬件化实现。其中，所述测试***外部的控制器MCU通过I2C通讯接口，把数据写到所述可调节电池电压电路的DAC转换器中，DAC转换器的模拟电压转换输出端VOUT转换输出的电压为VDACout=4.096*D/4096V，其中D为MCU写入的十进制数据，D的取值范围为0至4095，使得VDACout电压的取值范围为0至4.096V。为了满足锂电池0至16.8V的电压需求，所述模拟电池电路需要实现一定的放大功能，即所述模拟电池电路将放大器的正相输入端IN+输入的VDACout按照一定的放大系数进行放大处理，由于本实施例将所述模拟电池电路中的R1/R2设置为4，所以，所述模拟电池电路将放大器的电压输出端VO = 5*VDACout，使得所述模拟电池电路的信号输出端输出的电压在0至20.48V之间，满足1至4节的锂电池提供的0至16.8V的电压需求，从而实现电池电压调节的功能。
如图2所示，本发明的实施例二公开了另一种基于充电芯片的测试***，该测试***包括：模拟电池电路、可调节电池电压电路、电池充电电流测量电路和主控制器；所述可调节电池电压电路至少包括通讯接口和转换输出端，可以理解的，在该图2中未示出的所述可调节电池电压电路的第二通讯接口和转换输出端在实际测试电路中可以为一条导线或一个焊点，并非一定是一个真实的硬件输入输出接口；可调节电池电压电路的第二通讯接口与主控制器设置的相对应的第三通讯接口连接；可调节电池电压电路的第二通讯接口用于接收外部所述测试***外部的控制器写入的电压调节信号，第二通讯接口可以是I2C通信接口，用于接收数据和时钟指令信号。所述模拟电池电路至少包括供电电源、供电端口、浮空接地端、信号输出端和信号输入端，可以理解的，在该图2中未示出的所述模拟电池电路的供电端口、浮空接地端、信号输出端和信号输入端在实际测试电路中可以为一条导线或一个焊点，并非一定是一个真实的硬件输入输出接口；所述模拟电池电路的信号输入端与可调节电池电压电路的转换输出端连接，所述模拟电池电路的供电端口接入供电电源VCC。所述电池充电电流测量电路至少包括正电池输入端、负电池输入端、第一接地端和第一通讯接口，可以理解的，在该图2中未示出的所述电池充电电流测量电路的供电端口、浮空接地端、信号输出端和信号输入端在实际测试电路中可以为一条导线或一个焊点，并非一定是一个真实的硬件输入输出接口；所述电池充电电流测量电路的正电池输入端与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，所述电池充电电流测量电路的第一接地端接地，所述电池充电电流测量电路的负电池输入端接地，所述电池充电电流测量电路的第一通讯接口与所述主控制器设置的相对应的第三通讯接口连接，所述电池充电电流测量电路的第一通讯接口用于为所述主控制器传输充电电流的测量信号，所述模拟电池电路的信号输出端与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端用于接入所述测试***之外的充电管理芯片以实现主控制器调节监视恒流充电和/或主控制器调节监视恒压充电（图2未表示出）。与现有技术相比，本实施例结合外部需要接入的充电管理芯片的实际充电需求使用不同电压规格电池的模拟替代，使用模拟电池电路代替电池，并结合所述电池充电电流测量电路和所述可调节电池电压电路进行电池充电状态的实时稳定监视和反馈调节，调节出与模拟电池电路兼容的恒压恒流充电控制模式和模拟出电池恒压恒流充电阶段，无需考虑实体电池的使用寿命的影响，保证测试***接入的充电管理芯片的测试正确性和测试的可靠性。
在实施例二中，如图2所示，所述模拟电池电路还包括放大器、第一反馈电阻R1和第二反馈电阻R2，放大器包括正电源端V+、负电源端V-、正相输入端IN+、反相输入端IN-和电压输出端VO；放大器的正电源端V+与所述模拟电池电路的供电端口连接，可视为放大器的正电源端V+接入供电电源VCC；放大器的负电源端V-与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，可视为放大器的负电源端V-与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端连接；放大器的电压输出端VO与所述模拟电池电路的信号输出端连接；所述模拟电池电路的信号输入端与可调节电池电压电路的转换输出端连接，放大器的正相输入端IN+与所述模拟电池电路的信号输入端连接，可视为放大器的正相输入端IN+与可调节电池电压电路的转换输出端连接，用于接收可调节电池电压电路的转换输出端输出的电压VDACout；第一反馈电阻R1的一端与放大器的电压输出端VO连接，第一反馈电阻R1的另一端与放大器的反相输入端IN-连接，放大器的反相输入端IN-与第二反馈电阻R2的一端，第二反馈电阻R2的另一端接地。因此，放大器的电压输出端VO的电压为（1+R1/R2）*VDACout,实现所述模拟电池电路的放大功能，其中，R1/R2为放大系数，本实施例将R1/R2设置为4。从而控制输入所述模拟电池电路的电压信号的放大处理，使得所述模拟电池电路输出的电池电压范围覆盖过预设数量的电池所能提供的电压。
在实施例二中，如图2所示，所述电池充电电流测量电路还包括采样电阻R3和电量监控芯片，电量监控芯片包括正模拟输入端VIN+、负模拟输入端VIN-、第二接地端GND2、第一串行数据端SDA1和第一串行时钟端SCL1；电量监控芯片的正模拟输入端VIN+与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端连接，可视为电量监控芯片的正模拟输入端VIN+与放大器的负电源端V-连接；电量监控芯片的负模拟输入端VIN-与所述电池充电电流测量电路的负电池输入端连接，可视为电量监控芯片的负模拟输入端VIN-接地；电量监控芯片的第一串行数据端SDA1和第一串行时钟端SCL1分别与所述电池充电电流测量电路的相匹配的第一通讯接口连接，电量监控芯片的第一串行数据端SDA1与所述主控制器的第三串行数据端SDA3连接，电量监控芯片的第一串行时钟端SCL1与所述主控制器的第三串行时钟端SCL3连接，用于向所述主控制器传输前述采样电阻R3采样的电流电压信息，并支持所述主控制器读取所述电池充电电流测量电路所检测获取到的测试结果，这个测试结果包括所述测试***外部的充电管理芯片在恒流充电模式的充电电流和/或恒压充电模式下的充电电压；电量监控芯片的第二接地端GND2接地；前述采样电阻R3连接于所述电池充电电流测量电路的正电池输入端VIN+和所述电池充电电流测量电路的负电池输入端VIN-之间，用于采样检测所述测试***接入的所述充电管理芯片在恒流充电模式下输出的充电电流和/或恒压充电模式下输出的充电电压，通过检测流经所述电池充电电流测量电路的采样电阻的电流，可以监控所述充电管理芯片是否处于正常的工作状态，以及时发现有问题的充电管理芯片。其中，采样电阻R3的一端与所述放大器的负电源端V-连接，采样电阻R3的另一端接地。本实施例适应于在可调节电池电压电路转换输出的不同电压信号下进行匹配的充电电流的工作状态监视，从而综合上述电路进行恒流充电模式和/或恒压充电模式的模拟演示，让所述主控制器监控所述充电管理芯片是否处于正常的工作状态，以及时发现有问题的充电管理芯片。
在实施例二中，如图2所示，所述可调节电池电压电路包括一个DAC转换器，DAC转换器包括参考电源输入端VREF、基准电压输出端VA、模拟电压转换输出端VOUT、第三接地端GND3、第二串行数据端SDA2和第二串行时钟端SCL2；所述DAC转换器的模拟电压转换输出端VOUT与所述可调节电池电压电路的转换输出端连接，可视为所述DAC转换器的模拟电压转换输出端VOUT与所述放大器的正相输入端IN+连接；所述DAC转换器的参考电源输入端VREF与所述DAC转换器的基准电压输出端VA连接，用于将所述DAC转换器的内部基准电压作为引入的参考电源电压，基于理想的基准电压源应不受电源和温度的影响，所以，这一连接关系在所述可调节电池电压电路中能为所述DAC转换器提供稳定的电压，比一般电源具有更高的精度和稳定性。所述DAC转换器的第二串行数据端SDA2和第二串行时钟端SCL2分别与所述可调节电池电压电路的相匹配的第二通讯接口连接，DAC转换器的第二串行数据端SDA2与所述主控制器的第三串行数据端SDA3连接，DAC转换器的第二串行时钟端SCL2与所述主控制器的第三串行时钟端SCL3连接，用于支持所述主控制器向所述可调节电池电压电路传输待调节电压对应的指令信号，用于接收外部所述测试***外部的控制器写入的电压调节信号，能够将第二串行数据端SDA2和第二串行时钟端SCL2传输的数据命令转换为十进制的电压信号，实现对模拟电池电路所能模拟的电池电压进行配置，方便设计者采用自动化的手段进行电压值配置。所述DAC转换器的第三接地端GND3接地。本实施例可以针对待测试的所述充电管理芯片的恒流恒压充电性能进行电压调节，实现所述主控制器的智能化控制。
在前述实施例二的基础上，所述主控制器还通过USB接口与电脑连接，用于通过运行电脑的上位机软件来显示出所述电池充电电流测量电路的测试结果，并根据所述电池充电电流测量电路的测试结果模拟演示出所述模拟电池电路在恒流充电和恒压充电的阶梯状态变化，其中，所述电池充电电流测量电路的测试结果是所述主控制器的串行数据端SDA读取获取的，并在上位机的UI界面上显示出来。
优选地，所述DAC转换器采用DAC121C085芯片，所述电量监控芯片采用INA219芯片。有利于基于充电芯片的测试***的硬件化实现。其中，所述测试***外部的控制器（MCU）通过I2C通讯接口，把数据写到所述可调节电池电压电路的DAC转换器中，DAC转换器的模拟电压转换输出端VOUT转换输出的电压为VDACout=4.096*D/4096V，其中D为MCU写入的十进制数据，D的取值范围为0至4095，使得VDACout电压的取值范围为0至4.096V。为了满足锂电池0-16.8V的电压需求，所述模拟电池电路需要实现一定的放大功能，即所述模拟电池电路将放大器的正相输入端IN+输入的VDACout按照一定的放大系数进行放大处理，由于本实施例将所述模拟电池电路中的R1/R2设置为4，所以，所述模拟电池电路将放大器的电压输出端VO = 5*VDACout，使得所述模拟电池电路的信号输出端输出的电压在0至20.48V之间，满足1至4节的锂电池提供的0至16.8V的电压需求，从而实现电池电压调节的功能。
如图3所示，本发明的实施例三公开一种基于充电芯片的充电测试***，该充电测试***包括充电管理芯片和实施例一所述的基于充电芯片的测试***，或者，该充电测试***包括充电管理芯片和实施例二所述的基于充电芯片的测试***；如图3所示，所述充电管理芯片至少包括电池正极端BAT+、电池负极端BAT-和第四接地端GND4；所述充电管理芯片的电池正极端BAT+与前述实施例的所述模拟电池电路的信号输出端连接，即所述充电管理芯片的电池正极端BAT+与放大器的电压输出端VO连接，用于接收所述模拟电池电路输出的模拟电池电压VBat；所述模拟电池电路的浮空接地端与所述充电管理芯片的电池负极端BAT-连接，所述充电管理芯片的第四接地端GND4接地，所述充电管理芯片的电池负极端BAT-通过所述采样电阻R3接地，以形成电流回路，实现恒流充电的功能，具体地，充电电流会从所述充电管理芯片流向所述模拟电池电路，再从所述模拟电池电路的浮空接地端流回所述充电管理芯片的电池负极端BAT-，所述采样电阻R3也连接于所述充电管理芯片的电池负极端BAT-与所述充电管理芯片的第四接地端GND4之间，形成电流回路，实现恒流充电的功能。并且，所述充电管理芯片根据所述可调节电池电压电路阶梯式调节所述模拟电池电路输出的模拟电池电压，来控制所述模拟电池电路进入恒压充电模式；本技术方案无需考虑实体电池的使用寿命的影响，保证测试***接入的充电管理芯片的测试正确性和测试的可靠性。
在实施例三中，所述充电管理芯片内部包括恒流电路和恒压电路；恒流电路用于限制流经所述电池充电电流测量电路的采样电阻的电流保留在一个恒定电流值上以进入恒流充电状态中；所述电量监控芯片检测到采样电阻R3两端的电压后，通过内部的ADC转换器转换保存在寄存器，所述主控制器通过I2C接口（第三串行数据端SDA3）读取这个寄存器，再移位换算出（对I2C接口读取的高四位二进制数和低八位二进制数进行换算处理）流过采样电阻R3的电流，即识别为电池的充电电流，然后通过判断电池的充电电流是否在电流标准范围来界定所述充电管理芯片是否为合格的芯片。恒压电路用于根据所述测试***的主控制器对所述模拟电池电路输出的模拟电池电压的步进式增长调节，来改变流经所述采样电阻的电流，使得流经所述采样电阻的电流为预设截止电流时，所述充电管理芯片的电池正极端的电压保留在一个恒定电压值上以进入恒压充电状态中；具体地，主控制器逐步改变写入所述可调节电池电压电路的DAC转换器的数值，即按照每次一个步长来提高输入DAC转换器的第二串行数据端SDA2的电压信号，每增加一次步长电压之后，通过所述电池充电电流测量电路测量流经采样电阻R3两端的电流Isample,当Isample等于预设截止电流Ioff，表明恒压充电已到满充，记录为恒定电压值VBat_ Constant，主控制器通过判断VBat_ Constant是否在标准电压范围来界定所述充电管理芯片是否为合格的芯片。这个预设截止电流是支持所述模拟电池电路充满电的电流，也是恒压充电状态和恒流充电状态的分界点处的电流值。因此，在实施例三中，当所述测试***的主控制器读取判断到这个恒定电流值位于电流标准范围，且读取判断这个恒定电压值位于电压标准范围时，将所述充电管理芯片识别为合格的充电芯片。本实施例将所述充电管理芯片接入所述测试***后，既可以实现恒流充电功能，也可以快速检测恒压满充功能。
优选地，所述充电管理芯片是适用于锂电池的充电管理芯片，所述模拟电池电路用于模拟输出1至4节锂电池的电压。实现反复进行充电检测，不需要更换电池。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (14)
1.一种基于充电芯片的测试***，其特征在于，该测试***包括：模拟电池电路和电池充电电流测量电路；
所述模拟电池电路至少包括供电电源、供电端口、浮空接地端、信号输出端和信号输入端，所述模拟电池电路的信号输入端用于接收待处理的电池电压信号，所述模拟电池电路的供电端口接入供电电源；
所述电池充电电流测量电路至少包括正电池输入端、负电池输入端、第一接地端和第一通讯接口，所述电池充电电流测量电路的正电池输入端与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，所述电池充电电流测量电路的第一接地端接地，所述电池充电电流测量电路的负电池输入端接地，所述电池充电电流测量电路的第一通讯接口用于为所述测试***外部的控制器传输充电电流的测量信号；
其中，所述模拟电池电路的信号输出端与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端用于接入所述测试***之外的充电管理芯片；
所述测试***还包括可调节电池电压电路，可调节电池电压电路至少包括第二通讯接口和转换输出端；
可调节电池电压电路的第二通讯接口用于接收外部所述测试***外部的控制器写入的电压调节信号；
所述模拟电池电路的信号输入端与可调节电池电压电路的转换输出端连接。
2.根据权利要求1所述测试***，其特征在于，所述模拟电池电路还包括放大器、第一反馈电阻和第二反馈电阻，放大器包括正电源端、负电源端、正相输入端、反相输入端和电压输出端；
放大器的正电源端与所述模拟电池电路的供电端口连接，放大器的负电源端与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，放大器的电压输出端与所述模拟电池电路的信号输出端连接，放大器的正相输入端与所述模拟电池电路的信号输入端连接；
第一反馈电阻的一端与放大器的电压输出端连接，第一反馈电阻的另一端与放大器的反相输入端连接，放大器的反相输入端与第二反馈电阻的一端连接，第二反馈电阻的另一端接地。
3.根据权利要求2所述测试***，其特征在于，所述电池充电电流测量电路还包括采样电阻和电量监控芯片，电量监控芯片包括正模拟输入端、负模拟输入端、第二接地端、第一串行数据端（SDA1）和第一串行时钟端（SCL1）；
电量监控芯片的正模拟输入端与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端连接，电量监控芯片的负模拟输入端与所述电池充电电流测量电路的负电池输入端连接，电量监控芯片的第一串行数据端（SDA1）和第一串行时钟端（SCL1）分别与所述电池充电电流测量电路的相匹配的第一通讯接口连接，电量监控芯片的第二接地端接地；
这个采样电阻连接于所述电池充电电流测量电路的正电池输入端和所述电池充电电流测量电路的负电池输入端之间，用于采样检测所述充电管理芯片在恒流充电模式下输出的充电电流和/或恒压充电模式下输出的充电电压。
4.根据权利要求3所述测试***，其特征在于，所述可调节电池电压电路包括一个DAC转换器，DAC转换器包括参考电源输入端、基准电压输出端、模拟电压转换输出端、第三接地端、第二串行数据端（SDA2）和第二串行时钟端（SCL2）；
所述DAC转换器的模拟电压转换输出端与所述可调节电池电压电路的转换输出端连接，所述DAC转换器的参考电源输入端与所述DAC转换器的基准电压输出端连接，所述DAC转换器的第二串行数据端（SDA2）和第二串行时钟端（SCL2）分别与所述可调节电池电压电路的相匹配的第二通讯接口连接，DAC转换器的第三接地端接地。
5.根据权利要求4所述测试***，其特征在于，所述DAC转换器采用DAC121C085芯片，所述电量监控芯片采用INA219芯片。
6.一种基于充电芯片的测试***，其特征在于，该测试***包括：模拟电池电路、可调节电池电压电路、电池充电电流测量电路和主控制器；
所述可调节电池电压电路至少包括第二通讯接口和转换输出端，可调节电池电压电路的第二通讯接口与主控制器设置的相对应的第三通讯接口连接；
所述模拟电池电路至少包括供电电源、供电端口、浮空接地端、信号输出端和信号输入端，所述模拟电池电路的信号输入端与可调节电池电压电路的转换输出端连接，所述模拟电池电路的供电端口接入供电电源；
所述电池充电电流测量电路至少包括正电池输入端、负电池输入端、第一接地端和第一通讯接口，所述电池充电电流测量电路的正电池输入端与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，所述电池充电电流测量电路的第一接地端接地，所述电池充电电流测量电路的负电池输入端接地，所述电池充电电流测量电路的第一通讯接口与所述主控制器设置的相对应的第三通讯接口连接；
其中，所述模拟电池电路的信号输出端与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端用于接入所述测试***之外的充电管理芯片以实现主控制器调节监视恒流充电和/或主控制器调节监视恒压充电。
7.根据权利要求6所述测试***，其特征在于，所述模拟电池电路还包括放大器、第一反馈电阻和第二反馈电阻，放大器包括正电源端、负电源端、正相输入端、反相输入端和电压输出端；
放大器的正电源端与所述模拟电池电路的供电端口连接，放大器的负电源端与所述模拟电池电路的浮空接地端连接，放大器的电压输出端与所述模拟电池电路的信号输出端连接，放大器的正相输入端与所述模拟电池电路的信号输入端连接；
第一反馈电阻的一端与放大器的电压输出端连接，第一反馈电阻的另一端与放大器的反相输入端连接，放大器的反相输入端与第二反馈电阻的一端连接，第二反馈电阻的另一端接地。
8.根据权利要求7所述测试***，其特征在于，所述电池充电电流测量电路还包括采样电阻和电量监控芯片，电量监控芯片包括正模拟输入端、负模拟输入端、第二接地端、第一串行数据端（SDA1）和第一串行时钟端（SCL1）；
电量监控芯片的正模拟输入端与所述电池充电电流测量电路的正电池输入端连接，电量监控芯片的负模拟输入端与所述电池充电电流测量电路的负电池输入端连接，电量监控芯片的第二接地端接地；
这个采样电阻连接于所述电池充电电流测量电路的正电池输入端和所述电池充电电流测量电路的负电池输入端之间，用于采样检测所述充电管理芯片在恒流充电模式下输出的充电电流和/或恒压充电模式下输出的充电电压；
电量监控芯片的第一串行数据端（SDA1）和第一串行时钟端（SCL1）分别与所述电池充电电流测量电路的相匹配的第一通讯接口连接，用于支持所述主控制器读取所述电池充电电流测量电路所检测获取到的测试结果，这个测试结果包括所述充电管理芯片在恒流充电模式的充电电流和/或恒压充电模式下的充电电压；
其中，采样电阻的一端与所述放大器的负电源端连接，采样电阻的另一端接地。
9.根据权利要求8所述测试***，其特征在于，所述可调节电池电压电路包括一个DAC转换器，DAC转换器包括参考电源输入端、基准电压输出端、模拟电压转换输出端、第三接地端、第二串行数据端（SDA2）和第二串行时钟端（SCL2）；
所述DAC转换器的模拟电压转换输出端与所述可调节电池电压电路的转换输出端连接，所述DAC转换器的参考电源输入端与所述DAC转换器的基准电压输出端连接，所述可调节电池电压电路的第三接地端接地,所述DAC转换器的第二串行数据端（SDA2）和第二串行时钟端（SCL2）分别与所述可调节电池电压电路的相匹配的第二通讯接口连接，用于支持所述主控制器向所述可调节电池电压电路传输待调节电压对应的指令信号。
10.根据权利要求9所述测试***，其特征在于，所述DAC转换器采用DAC121C085芯片，所述电量监控芯片采用INA219芯片。
11.根据权利要求9所述测试***，其特征在于，所述主控制器通过USB接口与电脑连接，用于通过运行电脑的上位机软件来显示出所述电池充电电流测量电路的测试结果，并根据所述电池充电电流测量电路的测试结果模拟演示出所述模拟电池电路在恒流充电和恒压充电的阶梯状态变化。
12.一种基于充电芯片的充电测试***，其特征在于，该充电测试***包括充电管理芯片和权利要求1至5任一项所述的基于充电芯片的测试***，或者，该充电测试***包括充电管理芯片和权利要求6至11任一项所述的基于充电芯片的测试***；
其中，所述充电管理芯片至少包括电池正极端、电池负极端和第四接地端，所述充电管理芯片的电池正极端与所述测试***的所述模拟电池电路的信号输出端连接，所述模拟电池电路的浮空接地端与所述充电管理芯片的电池负极端连接，所述充电管理芯片的第四接地端接地。
13.根据权利要求12所述充电测试***，其特征在于，所述充电管理芯片内部包括恒流电路和恒压电路；
恒流电路用于限制流经所述电池充电电流测量电路的采样电阻的电流保留在一个恒定电流值上以进入恒流充电状态中；
恒压电路用于根据所述测试***的主控制器对所述模拟电池电路输出的模拟电池电压的步进式增长调节，来改变流经所述采样电阻的电流，使得流经所述采样电阻的电流为预设截止电流时，所述充电管理芯片的电池正极端的电压保留在一个恒定电压值上以进入恒压充电状态中；这个预设截止电流是支持所述模拟电池电路充满电的电流，也是恒压充电状态和恒流充电状态的分界点处的电流值；
其中，当所述测试***的主控制器读取判断到这个恒定电流值位于电流标准范围，且读取判断这个恒定电压值位于电压标准范围时，将所述充电管理芯片识别为合格的充电芯片。
14.根据权利要求12所述充电测试***，其特征在于，所述充电管理芯片是适用于锂电池的充电管理芯片，所述模拟电池电路用于模拟输出1至4节锂电池的电压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 519000 2706, No. 3000, Huandao East Road, Hengqin new area, Zhuhai, Guangdong Applicant after: Zhuhai Yiwei Semiconductor Co.,Ltd. Address before: Room 105-514, No.6 Baohua Road, Hengqin New District, Zhuhai City, Guangdong Province Applicant before: AMICRO SEMICONDUCTOR Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant |