如何加速电源管理单元测试

随着越来越多的电子设备由电池供电，设计和测试电源管理单元 (PMU) 或电源管理IC (PMIC) 是产品开发过程中非常重要的步骤。PMU/PMIC是管理电池的电子设备中的模块。测试PMU/PMIC对于确保产品在电池处于不同的充电状态、不同的安培小时容量级别和不同的电池阻抗时正常工作至关重要。还必须对PMU/PMIC进行测试，以确保其充电/放电功能正常工作，并且不会因过度充电或过度放电而损坏电池。

图1. PMU/PMIC是电池供电设备中的关键电池管理组件。

传统测试方法1: 使用真实电池

传统上，测试被测设备 (DUT) 在电池处于不同状态时如何工作需要将DUT连接到真实电池。在假设电池的开路电压 (Voc) 以线性关系精确地对应于电池容量的情况下进行测试。例如，如果Voc改变0.1%，则容量将改变0.1% 或恒定因子x 0.1%。但是，实际电池并非如此，并且可能导致严重的错误，因为来自不同制造商的电池，甚至来自同一制造商的不同批次的电池的性能都不同。此外，对真正的电池进行充电或放电可能需要数小时，并且结果仍然非常不准确。例如，要测量实际电池的充电截止电压，需要将电池连接到充电器，然后等待几个小时以使电池充满电。

传统测试方法2: 使用正常电源

通用电源也可用于测试，但会导致以下缺陷:

通用电源无法模拟电池电阻。

通用电源不能足够快地响应电流变化，这可能导致不稳定的输出电压，从而导致可能的DUT损坏。

用Keithley 2281s动态模拟电池

尽管已经引入了许多电池模拟器来解决这些问题，但是大多数电池模拟器仅能够在固定条件下而不是动态地模拟电池。

但是，Keithley 2281s电池模拟器可以基于真实电池生成电池模型或基于真实数据导入电池模型。电池型号可以保存为a。中表示的CSV文件表1。

表1.Keithley 2281s可以基于真实电池生成电池模型，然后将数据保存到a。CSV文件。

此外，可以在计算机上编辑电池模型，并轻松导入到2281s中。在电池测试功能中，选择菜单-> 查看-> 模型，然后选择要从USB驱动器导入的模型，如图2。

图2.在2281s电池测试模式下打开电池模型。

2281s可以根据电池模型实时模拟电池。在表1中，充电状态 (SOC) 表示以百分比表示的容量，其中100% 表示电池是满的，并且0% 表示电池是空的。Voc表示电池的开路电压，ESR表示电池电阻。精细电池模型包含101个数据点，覆盖从0% 到100% 的SOC，并且还提供具有11个点的粗略模型。

在电池模拟期间，2281s显示Voc和电池的实时电阻，如图3所示。

图3.在电池模拟模式下使用2281s加载电池模型。

电池可以设置为任何SOC或Voc测试前的状态。例如，图4示出了电池SOC被设置为22%，并且Voc和ESR的值在SOC设置处改变为它们的对应值。Voc也可以在测试之前设置为其范围内的任何值。

图4.在电池模拟模式下启动电池状态。

为了减少测试时间，可以降低电池容量以减少充电/放电时间。例如，初始SOC为22%，实际电池容量为2000 mAh，进行测试以确定电池供电的手机将关闭的时间点可能需要数小时。但是，当电池容量设置为100 mah时，手机或另一个DUT只需几分钟即可关闭，从而可以测量电池的SOC和Voc。

如图5的顶部屏幕截图所示，将电池容量设置为100 mAh。在此示例中，当SOC降至11.75% 且Voc降至3.9945v时，PMU芯片将关闭手机，如底部屏幕截图所示。

图5.修改电池容量以加速充电/放电测试。

此外，2281s电池模拟器可以吸收高达1 a的电流，因此也可以在电池充电周期内对PMU/PMIC进行测试。此外，当DUT的PMU停止充电循环时，可以测量电池SOC和Voc。

此外，2281s电池模拟器支持两种模拟模式: 动态和静态。可以通过在主屏幕的软键区域中选择方法来改变模式，如图6所示。在静态模式下，可以在SOC和Voc的固定点处执行测试。

图6.电池仿真中的动态和静态模式。

在主屏幕的右侧，实际终端电压 (Vt) 的电池用浅蓝色表示，Voc用较深的蓝色表示。这两个值的关系如方程V所示t= Voc-R * I其中R表示电池电阻 (ESR)，I表示充电/放电电流。I的值在放电期间为正，在充电期间为负。因此，V的值t随负载电流变化而变化。

如果2281s通过四线远程感测连接连接到DUT，则远程感测补偿由于测试引线电阻引起的电压降。但是，如果2281s通过双线连接连接到DUT，由于测试引线电阻导致的电压下降将导致DUT处的电压不同于2281s输出端子Vt处的电压。在这种情况下，可以通过选择菜单-> 电池-> 设置来设置电阻偏移。例如，图7显示了设置为-20 m Ω 的电阻偏移，以抵消测试引线电阻。

结论

Keithley 2281s电池模拟器和精密直流电源使用户能够:

设置定制的电池模型并将其导入到2281s以模拟真实的电池；

根据试验要求，在试验前将电池状态SOC、Voc、ESR设定在其范围内的任意值；

在试验过程中修改SOC、Voc、试验模式和i-limit；

降低电池容量以提高测试效率

此外，可以使用2281s进行电池测试，以测量容量和电阻并生成电池模型。

使用2281s等电池模拟器，可以高效快速地对PMU/PMIC进行全面测试。