SJQU-QR-JW-149(A1)基于STS8200測(cè)試平臺(tái)單節(jié)鋰電池充電管理芯片測(cè)試方案設(shè)計(jì)-I-基于STS8200測(cè)試平臺(tái)單節(jié)鋰電池充電管理芯片測(cè)試方案設(shè)計(jì)摘要電池已經(jīng)是和我們的生活緊密相關(guān)的。電池主要有三個(gè)類別。干電池用于手電筒照明等方面，而蓄電池則是能釋放出較大的電流，適合用于汽車等大型器件方面。鋰電池則是與我們生活中經(jīng)常被使用到，比如說(shuō)智能耳機(jī)中就含有鋰電池同樣給手機(jī)充電的充電寶也擁有鋰電池，還有諸多智能化電子產(chǎn)品都有鋰電池。對(duì)于市面上絕大多數(shù)的廠家都會(huì)在加入鋰電池的時(shí)候添加一塊充電管理芯片，對(duì)于鋰電池的充電有一個(gè)更良好的效率以及質(zhì)量，同時(shí)也是為了能讓鋰電池的生命力更長(zhǎng)。本文通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)外圍測(cè)試電路圖來(lái)對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試查看芯片能否正常使用。本芯片采用XT4052芯片，并且此芯片的封裝型號(hào)為SOT23-5。通過(guò)了解芯片用途以及各項(xiàng)特性等參數(shù)，確定了測(cè)試項(xiàng)目，從而設(shè)計(jì)對(duì)其的測(cè)試方案。首先通過(guò)閱讀測(cè)試規(guī)范確定了測(cè)試的項(xiàng)目并且設(shè)計(jì)了芯片的外圍測(cè)試電路圖。并相對(duì)應(yīng)解釋了器件的用途。根據(jù)所設(shè)計(jì)的外圍電路圖設(shè)計(jì)了一個(gè)合格的PCB板，隨后焊接了實(shí)體PCB板。通過(guò)在STS8200測(cè)試平臺(tái)上建立測(cè)試文檔，確認(rèn)測(cè)試項(xiàng)目隨后確認(rèn)測(cè)試規(guī)范，編寫其測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試代碼，并將從而對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)對(duì)大量芯片進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)大量數(shù)據(jù)得出超過(guò)九成以上芯片的數(shù)據(jù)都是在測(cè)試規(guī)范的合格數(shù)值中間，還有極少數(shù)芯片是由于質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)可以知道，此設(shè)計(jì)的測(cè)試電路圖能夠正確測(cè)試此系列的芯片并且此測(cè)試方案不會(huì)因?yàn)闇y(cè)試而對(duì)芯片造成不良影響。關(guān)鍵詞：鋰電池，充電管理，外圍測(cè)試電路圖，測(cè)試，STS8200-II-Thedesignofsingle-celllithiumbatterychargemanagementchipbas-edonSTS8200testplatformAbstractBatteriesarealreadycloselyrelatedtoourlives.Therearethreemaincategoriesofbatteries.Drybatteriesareusedforflashlightlighting,etc.,whilebatteriescanreleasealargecurrentandaresuitableforlarge-scaledevicessuchasautomobiles.Lithiumbatteriesareoftenusedinourlives.Forexample,smartearphonescontainlithiumbatteries,andpowerbanksthatchargemobilephonesalsohavelithiumbatteries,andmanyintelligentelectronicproductshavelithiumbatteries.Forthevastmajorityofmanufacturersonthemarket,achargemanagementchipwillbeaddedwhenaddingalithiumbattery,whichwillhaveabetterefficiencyandqualityforthechargingofthelithiumbattery,andatthesametime,itisalsotomakethelifeofthelithiumbatterylonger.Thisarticledesignsasingle-celllithiumbatterychargemanagementchiptestcircuitdiagramtotestthechip.ThischipadoptsXT4052chip,andthepackagemodelofthischipisSOT23-5.Byunderstandingtheuseofthechipandparameterssuchasvariouscharacteristics,thetestitemsaredetermined,andthetestplanforitisdesignedandtheuseofthedeviceisexplainedaccordingly.First,theitemstobetestedaredeterminedbyreadingthetestspecificationandtheperipheraltestcircuitdiagramofthechipisdesigned.Accordingtothedesignedperipheralcircuitdiagram,aqualifiedPCBboardisdesigned,andthenthesolidPCBboardissoldered.ByestablishingthetestdocumentontheSTS8200testplatform,confirmingthetestitemandthenconfirmingthetestspecification,writingthetestcodeofitstestitem,andtestingthechipaccordingly.Throughtestingalargenumberofchips,itisconcludedfromalargeamountofdatathatthedataofmorethan90%ofthechipsareinthemiddleofthequalifiedvalueofthetestspecification,andthereareveryfewchipsthathavedataerrorsduetoqualityproblems.Itcanbeknownfromthetestdatathatthetestcircuitdiagramofthisdesigncancorrectlytestthisseriesofchipsandthistestschemewillnotcauseadverseeffectsonthechipduetothetest.Keywords:Single-celllithiumbatterychargingmanagement,XT4052,STS8200testplatform,testsolution-IV--III-

目錄TOC\o"1-3"\h\u1.引言 .引言1.1集成電路產(chǎn)業(yè)1.1.1集成電路行業(yè)發(fā)展隨著科技的發(fā)展，集成電路已經(jīng)被廣泛。它出現(xiàn)在軍事工業(yè)、通信、IT產(chǎn)品如（智能風(fēng)扇，智能手持電話，智能電熱水壺）等領(lǐng)域。同時(shí)它在國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民的日常生活中發(fā)揮著重要的作用。按照我國(guó)的區(qū)域劃分可得，我國(guó)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)已形成京津翼城市群、中西部、珠江三角洲、長(zhǎng)三角城市群四個(gè)重要地區(qū)。在這四個(gè)區(qū)域中，長(zhǎng)三角產(chǎn)業(yè)規(guī)模占據(jù)第一位，2020年行業(yè)的規(guī)模達(dá)到了七百三十一億元，占全國(guó)比約為35%；珠三角區(qū)域緊隨其后，2020年產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到了七百億元，占全國(guó)比約為34%，此外，中西部地區(qū)和珠江三角洲地區(qū)區(qū)域產(chǎn)業(yè)也后來(lái)居上，增長(zhǎng)速度慢慢提高，2020年增長(zhǎng)率分別達(dá)到45%和34%。集成電路行業(yè)目前是中國(guó)最為關(guān)注以及最具加持的行業(yè)，它關(guān)系著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展以及國(guó)家實(shí)力。如今中國(guó)集成電路行業(yè)已取得了巨大的進(jìn)步。其取得進(jìn)步的原因有1：通過(guò)地方政府對(duì)于此行業(yè)的多方面支持。2：如今市場(chǎng)需求量逐年迅猛地增長(zhǎng)。3：國(guó)家對(duì)于此行業(yè)的優(yōu)惠政策吸引了眾多人才投入于此行業(yè)。1.1.2集成電路中測(cè)試的重要性芯片從制造開(kāi)始，到產(chǎn)品出貨，需要進(jìn)行一系列緊密的測(cè)試。沒(méi)有測(cè)試的芯片，就像是抽獎(jiǎng)，可能會(huì)碰見(jiàn)壞的芯片，也有可能遇見(jiàn)好的芯片。所以現(xiàn)在市面上任何一家制造芯片公司都會(huì)先進(jìn)行測(cè)試。在獲取一個(gè)合格的測(cè)試結(jié)果之后才會(huì)進(jìn)行出廠售賣。芯片的電路和印制電路板（PCB）一樣。PCB在制作過(guò)程中不同廠家，不同生產(chǎn)設(shè)備，以及不同的操作人員都存在不同，從而導(dǎo)致在最終結(jié)果中可能會(huì)存在部分錯(cuò)誤。然而，對(duì)于芯片來(lái)說(shuō)，對(duì)于封裝之前的它，其實(shí)只是一整塊晶圓上的一個(gè)極其細(xì)小的部分。在制造過(guò)程中，采用了納米級(jí)別的的光化學(xué)刻蝕技術(shù)，所以對(duì)于制造要求方面也存在了更高的標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)來(lái)說(shuō)其制造的困難系數(shù)也大幅度提高，對(duì)于最后生產(chǎn)的結(jié)果也可能存在有一定的偏差與制造缺陷。一般來(lái)說(shuō)，缺陷和制造缺陷會(huì)對(duì)芯片的正常運(yùn)行和功能產(chǎn)生一定的影響。輕則影響芯片最終測(cè)試出來(lái)結(jié)果的穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確性，嚴(yán)重則會(huì)導(dǎo)致芯片無(wú)法正常工作，甚至損壞外圍器件等。測(cè)試完畢的芯片，如果質(zhì)量合格既可以保證出貨芯片質(zhì)量，還可因此而提高出貨數(shù)量。而有瑕疵的芯片又可以被避免流入市場(chǎng)。從買方的角度看，這是一種可以長(zhǎng)期合作的可靠的信任關(guān)系。因此，只有當(dāng)測(cè)試結(jié)果達(dá)到所預(yù)期的質(zhì)量要求，那么此次測(cè)試一定是產(chǎn)生了價(jià)值，并且這種價(jià)值是長(zhǎng)久存在的。借助芯片測(cè)試的芯片，可以保證芯片的質(zhì)量，甚至可以提高供應(yīng)的質(zhì)量。為了避免有缺陷的芯片流入市場(chǎng)，站在用戶的角度是此事是可靠的。因此，如果測(cè)試能夠滿足質(zhì)量要求，它們無(wú)疑會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。并且這個(gè)價(jià)值是可以永久存在的。1.2測(cè)試流程對(duì)于一般的測(cè)試來(lái)說(shuō)，一共會(huì)有經(jīng)歷兩次測(cè)試。第一次測(cè)試就是在一塊的晶片上會(huì)有許許多多的晶粒，對(duì)當(dāng)中所有的晶粒用一根及其細(xì)的探針對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，如果有不合格的地方則會(huì)在電腦主機(jī)上顯示出來(lái)。第二個(gè)測(cè)試是封裝測(cè)試（FinalTest），對(duì)已經(jīng)封裝完畢的芯片與外部電路相連接進(jìn)行測(cè)試。1.2.1CP測(cè)試晶圓測(cè)試也叫CP測(cè)試。首先操作人員需要穿上防塵服，帶上手套，將需要測(cè)試的晶圓放入硅片晶舟盒，一次性可以放置20片晶圓，使用晶舟盒主要是為了可以快速直接查看晶圓，并且有著防灰塵，耐污漬，防靜電等效果。將硅片晶舟盒放入機(jī)器。隨后進(jìn)行上機(jī)操作。通過(guò)在機(jī)臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)確定，定位確定，標(biāo)記好標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)后，通過(guò)一根及其細(xì)小的接觸針將還未進(jìn)行封裝的芯片與STS8200測(cè)試機(jī)相連接，這就是所謂的CP測(cè)試。1.2.2FT測(cè)試芯片F(xiàn)T測(cè)試（FinalTest簡(jiǎn)稱FT）是指芯片在已經(jīng)完成封裝完成后，對(duì)芯片進(jìn)行參數(shù)測(cè)試。主要的測(cè)試依據(jù)是測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)書(shū)，測(cè)試規(guī)范等。近階段，封測(cè)主要是被應(yīng)用于自動(dòng)測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)方面。包括程序、測(cè)試設(shè)備和測(cè)試硬設(shè)備。在半導(dǎo)體行業(yè)，它是一種自動(dòng)集成電路測(cè)試機(jī)，來(lái)測(cè)試封裝完畢的芯片的每一項(xiàng)的功能參數(shù)，來(lái)測(cè)試集成電路功能的完善性和全面性從而提升集成電路制造的質(zhì)量。1.3本文研究?jī)?nèi)容1.3.1課題意義隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，智能化產(chǎn)品在人們的日常使用中變得越發(fā)的頻繁。而幾乎在每一個(gè)行業(yè)每一個(gè)電子產(chǎn)品中都能見(jiàn)到鋰電池的身影。例如手機(jī)，筆記本電腦，智能平板，電子手表，攝影機(jī)以及攝像機(jī)等。對(duì)于電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)性能是極為重要的，而首當(dāng)其沖的便是它的續(xù)航能力。而續(xù)航能力便取決于鋰電池。鋰電池經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用其續(xù)航能力降低是必然的，而主要原因則是鋰電池的容量的衰減導(dǎo)致的。對(duì)此，人們應(yīng)該如何更好地充電成為了一個(gè)熾手可熱的問(wèn)題。影響充電的主要因素是充電器。然而市面上的充電器參差不齊。鋰電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的器件[1]。當(dāng)鋰電池進(jìn)行充電時(shí)，如果外部電源給鋰電池輸入過(guò)多的電壓，導(dǎo)致鋰電池所接收到的電池電壓超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值（4.2V），那么鋰電池內(nèi)部就已經(jīng)損壞了一部分。過(guò)充電壓愈高，危險(xiǎn)性也跟著愈高,效率也會(huì)大大降低[2]。因此，在鋰電池充電時(shí)，一定要設(shè)定電池電壓的最大值，才可以同時(shí)考慮到電池的使用年限、內(nèi)部容量、和安全性等因素。鋰電池放電時(shí)也要有電壓下限。當(dāng)鋰電池的電壓長(zhǎng)期低于2.4V時(shí)，鋰電池內(nèi)部原料則會(huì)被損壞導(dǎo)致失效。而在市面上，常見(jiàn)的鋰電池為單節(jié)鋰電池。故提出一個(gè)測(cè)試單片鋰電池充電管理芯片的測(cè)試方案，測(cè)試其單節(jié)鋰電池充電管理芯片的各項(xiàng)參數(shù)例如工作電流測(cè)試，關(guān)斷電流，充電狀態(tài)時(shí)引腳參數(shù)，充滿狀態(tài)時(shí)引腳以及故障時(shí)引腳參數(shù)以及BAT電壓和各引腳電壓等。1.3.2本文的研究?jī)?nèi)容1.掌握芯片測(cè)試的基本原理等基礎(chǔ)知識(shí)。2.增加STS8200測(cè)試機(jī)臺(tái)的知識(shí)，了解其各項(xiàng)硬設(shè)備的參數(shù)指標(biāo)等，能夠利用測(cè)試機(jī)臺(tái)進(jìn)行編程測(cè)試等項(xiàng)目。3.知道芯片測(cè)試的流程,能讀懂芯片的研發(fā)書(shū)籍。4.會(huì)搭建單節(jié)鋰電池充電管理芯片的測(cè)試電路，會(huì)編寫芯片測(cè)試程序，并能對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試。5.分析單節(jié)鋰電池充電管理芯片測(cè)試的數(shù)據(jù)結(jié)果并解決芯片測(cè)試中出現(xiàn)的問(wèn)題。

2.STS8200系統(tǒng)2.1概述STS8200是為符合測(cè)試極大規(guī)模的精細(xì)類芯片測(cè)試需求從而被制造的測(cè)試系統(tǒng)。STS8200憑借著有效、高水平的設(shè)計(jì)，龐大的擴(kuò)充能力，優(yōu)異的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度，靈敏的配置，為客戶提供了無(wú)論從哪個(gè)方面其他企業(yè)都無(wú)法比擬的超高性價(jià)比。系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：（1）主機(jī)是通過(guò)總線接口卡來(lái)進(jìn)行操作和一臺(tái)管理測(cè)試主機(jī)來(lái)進(jìn)行配合操作。（2）機(jī)器自采用Windows7的系統(tǒng)，能夠讓操作人員更加得心應(yīng)手地進(jìn)行操作。同時(shí)采用了C++語(yǔ)言編程，提供了十分豐富的邏輯功能，以及簡(jiǎn)單的操作方法。（3）測(cè)試主機(jī)采用19寸標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)柜，一共有2個(gè)十三槽插件箱可插入多達(dá)二十六個(gè)硬件模塊。（4）系統(tǒng)提供最大電壓為±1000V，電流為±10A。（5）每一個(gè)硬件模塊可自行選擇多種配置的工作位數(shù)，最大支持16個(gè)工作位數(shù)同步同步進(jìn)行測(cè)試。（6）支持多種機(jī)械手、探針臺(tái)工作。2.2STS8200系統(tǒng)硬件介紹2.2.1STS8200系統(tǒng)工作環(huán)境系統(tǒng)工作溫度為10℃~30℃；STS8200系統(tǒng)工作的環(huán)境潮濕度必須控制在百分之20到百分之75之間。而實(shí)體環(huán)境也嚴(yán)格按照此標(biāo)準(zhǔn)來(lái)調(diào)整，實(shí)體工作環(huán)境及濕度可見(jiàn)圖2.1。圖2.1實(shí)體工作環(huán)境2.2.2STS8200機(jī)器電學(xué)性能指標(biāo)系統(tǒng)電源要求必須為220×(1±10%)V，50Hz。系統(tǒng)額定功率：1.8KW。系統(tǒng)保險(xiǎn)絲規(guī)格：10A。系統(tǒng)開(kāi)機(jī)瞬啟電流：60A。2.2.3STS8200系統(tǒng)構(gòu)成STS8200系統(tǒng)（見(jiàn)圖2.2）由電腦機(jī)、系統(tǒng)總線接口卡、機(jī)械手/探針臺(tái)接口卡、測(cè)試主機(jī)、測(cè)試盒等構(gòu)成。圖2.2STS8200測(cè)試主機(jī)2.3測(cè)試平臺(tái)STS8200軟設(shè)備介紹STS8200操作平臺(tái)的軟設(shè)備主要包括有：control.exe――系統(tǒng)控制中心，Testui.exe――測(cè)試操作界面，PGSEdit.dll――程序編輯工具，datalog.dll――數(shù)據(jù)保存模塊，check.dll――自檢模塊，dataAnalyse.exe――數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，分析及處理STSCAL.exe――校準(zhǔn)工具，StsDebug.exe――調(diào)試工具。此外還有一些與以上模塊相關(guān)的庫(kù)、配置文件及系統(tǒng)的硬件模塊驅(qū)動(dòng)程序，這些共同組成了一個(gè)完整的測(cè)試系統(tǒng)軟件。首先如果要進(jìn)行測(cè)試的話，第一步就是把軟件打開(kāi)，啟動(dòng)程序。第二步就是在測(cè)試平臺(tái)上輸入我們所需要測(cè)試的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)自己最需要的設(shè)計(jì)代碼。最后導(dǎo)出一個(gè)測(cè)試程序，將測(cè)試程序裝入系統(tǒng)。隨后將所有數(shù)據(jù)確認(rèn)完畢開(kāi)始檢測(cè)。當(dāng)測(cè)試結(jié)束，系統(tǒng)會(huì)將測(cè)試數(shù)據(jù)顯示在數(shù)據(jù)面板上。

3.芯片XT4052介紹3.1芯片概述芯片型號(hào)為XT4052，其作用是在充電方面對(duì)單節(jié)鋰電池進(jìn)行充電的控制，如電流的大小停止等。它的尺寸十分小并且厚度十分輕薄，對(duì)于實(shí)際運(yùn)用中，不會(huì)占用太多的面積，十分適合運(yùn)用于一些便攜應(yīng)用比如手機(jī)，耳機(jī)，無(wú)線音響等。更值得注意的是，XT4052芯片被設(shè)計(jì)成符合通用串口總線的供電規(guī)格（5V）。并且因?yàn)樾酒瑑?nèi)部構(gòu)件組成也對(duì)于外部結(jié)構(gòu)起著十分大的作用，簡(jiǎn)化了外部結(jié)構(gòu)，大大減少了后期的工作量，對(duì)于外部電路結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，此電路不需要電阻來(lái)進(jìn)行分壓以及降壓功能同時(shí)也不需要阻塞二極管來(lái)進(jìn)行電流方向的控制，不會(huì)有反流的行為，從而可以更加保護(hù)單節(jié)鋰電池。對(duì)于XT4052芯片來(lái)說(shuō)，對(duì)于鋰電池充電時(shí)，充電電壓的最高值被限制在4.2V，而充電電流將會(huì)通過(guò)外圍電路當(dāng)中一些器件來(lái)決定其高或者低。當(dāng)鋰電池充滿電后，芯片會(huì)自動(dòng)工作，將其向鋰電池輸入的充電電流轉(zhuǎn)換為原先的0.1倍。同時(shí)芯片XT4052會(huì)自動(dòng)結(jié)束充電，將外部電源進(jìn)行切斷，防止長(zhǎng)期外部電源的流入使芯片損壞。當(dāng)輸入端不再有外來(lái)性輸入電壓后，則芯片則會(huì)控制住電流，將電池漏電流將降到2微安以下，防止因?yàn)殇囯姵氐倪^(guò)多走電使鋰電池重復(fù)充電造成損壞。XT4052還可被設(shè)置于停止工作狀態(tài)，使電源供電電流降到25μA。芯片XT4052具有獨(dú)特的內(nèi)部專利結(jié)構(gòu)，當(dāng)電池被接反會(huì)自動(dòng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，確保不會(huì)因?yàn)殡姵氐淖苑烹姸鴮?duì)芯片損壞而造成事故。其實(shí)作為充電管理模塊，他是要與外部電源直接相連接的一個(gè)器件，一個(gè)反接保護(hù)電路也能大大降低危險(xiǎn)系數(shù)[3]。3.2芯片產(chǎn)品特點(diǎn)尺寸規(guī)格小，占地面積小，可放于小型器件中使用。內(nèi)部具有溫度控制器，一旦溫度高于120攝氏度，芯片自動(dòng)停止工作。USB接口管理單片鋰離子電池預(yù)設(shè)充電電壓為4.2V1%停止工作時(shí)提供25μA電流當(dāng)鋰電池端測(cè)試電壓在0V到2.9V之間時(shí)采用恒流充電方式，鋰電池端的電壓在2.9V到4.2V之間時(shí)采用涓流充電方式。這種前期恒流后段涓流[4]的充電方式被市場(chǎng)廣泛地應(yīng)用，這種充電方式不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同樣成本也十分低廉[5]。各引腳都有二極管，檢驗(yàn)芯片各引腳的好壞。芯片工作溫度高達(dá)120攝氏度，會(huì)自動(dòng)停止工作。3.3芯片引腳配置、分配及功能3.3.1芯片引腳配置型號(hào)為XT4052的芯片是一款針對(duì)于單節(jié)鋰電池充電時(shí)如何更加科學(xué)合理規(guī)范地給鋰電池輸入電壓，并且在何種情況下進(jìn)行斷電，能夠延長(zhǎng)鋰電池使用時(shí)間的芯片。該芯片采用SOT23-5封裝。該芯片與大多充電管理芯片相同，可以編程充電電流[6]。該芯片的工作電壓范圍在3.8V到6.5V之間。其芯片引腳分布圖見(jiàn)圖3.1圖3.1引腳管腳配置3.3.2引腳分配（1）1號(hào)引腳是CHRG引腳端。它是用于漏極開(kāi)路充電狀態(tài)輸出。（2）2號(hào)引腳是GND引腳端。是與接地端所相接的。（3）3號(hào)引腳是BAT引腳端。是充電時(shí)外接電源向鋰電池的電流流出端。（4）4號(hào)引腳是VIN引腳端。是與外部電源相連接的充電電流輸入段。（5）5號(hào)引腳是PROG引腳端。是充電電流編程。3.3.3引腳功能CHRG（引腳1）：漏極開(kāi)路充電狀態(tài)輸出。在充電的過(guò)程時(shí)，通過(guò)內(nèi)置的N溝道MOS管CHRG端口被處于低電位模式。當(dāng)充電完成時(shí)，CHRG呈現(xiàn)高阻態(tài)。當(dāng)XT4052檢測(cè)到低電鎖定條件時(shí)，CHRG呈現(xiàn)高阻態(tài)。GND（引腳2）：是與接地端所相接的。BAT（引腳3）：充電時(shí)外接電源向鋰電池的電流流出端。給鋰電池輸入充電電流并控制最終電壓穩(wěn)定在4.2V上下。而芯片內(nèi)部將會(huì)有一個(gè)高精度，高可靠性的電阻來(lái)把不工作時(shí)候芯片的的BAT引腳與所連接的外部電源斷開(kāi)，防止芯片因?yàn)殚L(zhǎng)期的外部電源充電而造成損壞。而在電池接反時(shí)，芯片內(nèi)部又會(huì)保護(hù)電路，防止芯片內(nèi)部二極管因?yàn)殡姵胤唇佣斐蛇^(guò)壓甚至達(dá)到擊穿電壓，從而導(dǎo)致芯片的燒毀等。VIN（引腳4）：提供正電壓輸入。為充電器供電。VIN可以為4.25V到6.5V并且必須有至少1微法的旁路電容。如果BAT引腳端電壓的VIN進(jìn)入0-30mV的區(qū)間時(shí)，此時(shí)芯片將處于關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)行自動(dòng)停止工作，并使BAT端向鋰電池進(jìn)行輸入的電流自動(dòng)減少到2μA以下。PROG（引腳5）：充電電流編程，充電電流監(jiān)控，終止端。充電電流由一個(gè)接到底的電阻來(lái)進(jìn)行控制切斷。其接地電阻的精準(zhǔn)度高達(dá)百分之一。當(dāng)用穩(wěn)定的充電電流給鋰電池進(jìn)行充電時(shí)，PROG端口的電壓是1V。同時(shí)PROG端口電壓和充電電流具有一個(gè)線性關(guān)系。當(dāng)我們得知此端口的電壓時(shí)，便可以推算出充電時(shí)的向鋰電池輸入的充電電流。充電電流為PROG端口電壓與PROG端口所相連接的電阻的比值的千倍。PROG端口也可用來(lái)切斷對(duì)鋰電池的充電。當(dāng)達(dá)到1.21V的極限停工電壓值時(shí)，充當(dāng)器進(jìn)入停止工作狀態(tài)，充電結(jié)束，輸入電流降至25微安。此端口夾斷電壓大約2.4V。當(dāng)提供給VPROG遠(yuǎn)大于夾斷電壓的電壓情況下，高達(dá)1.5mA的高電流將會(huì)從此引腳流過(guò)。再使PROG和接地線相連接可以將使充電器恢復(fù)到正常狀態(tài)。3.4芯片絕對(duì)最大額定值絕對(duì)最大額定值是指在任何情況下都不能達(dá)到的最大值。萬(wàn)一超過(guò)此額定值，有可能造成芯片損壞，產(chǎn)品質(zhì)量下降等一系列問(wèn)題。輸入電壓。輸入電壓的標(biāo)號(hào)是VIN。其最大額定值為VSS-0.3~VSS+7.其單位為V。PROG端電壓。其標(biāo)號(hào)為VPROG。其最大額定值為VSS-0.3~VIN+0.3。其單位為V。BAT端電壓。其標(biāo)號(hào)為Vbat。其最大額定值為VSS-0.3~7。其單位為V。CHRG端電壓。其標(biāo)號(hào)為Vchrg。其最大額定值為VSS-0.3~VSS+10。其單位為V。BAT端電流。其標(biāo)號(hào)為Ibat。其最大額定為500mA。3.5電學(xué)特性參數(shù)輸入電壓。其標(biāo)號(hào)為VIN。對(duì)于輸入電壓來(lái)說(shuō)，沒(méi)有任何的條件。在此電路中輸入的最低電壓為4.25V。最大的輸入電壓為6.5V。輸入電流。其標(biāo)號(hào)為Iin。在充電模式下，RPROG=5K。輸入電流為300微安，最高的輸入電流為2000微安。在芯片等待工作的模式下，輸入電流最常見(jiàn)電流為200微安，最高的輸入電流為500微安。（如表3.1所示）表3.1輸入電流特性參數(shù)參數(shù)（標(biāo)號(hào)）條件典型最高單位輸入電流（Iin）充電模式3002000μA待機(jī)模式200500μA停機(jī)模式2550μACHAG端電壓其標(biāo)號(hào)為Vchrg。對(duì)于CHRG端電壓來(lái)說(shuō)，有兩種模式，一種還在充電狀態(tài)下的電壓；一種是單節(jié)鋰電池充滿電以后的此端口的電壓，具體數(shù)值可見(jiàn)表3.2表3.2CHRG端電壓參數(shù)名下限上限單位VCHRG1-0.30.5VVCHRG24.55.25VOS端電壓。對(duì)于測(cè)試OS端電壓來(lái)說(shuō)，也是檢驗(yàn)芯片好壞的一個(gè)過(guò)程，對(duì)于PROG端口，CHRG端口以及VDD端口的電壓，對(duì)于這些端口來(lái)說(shuō)，他們與地之間都有一個(gè)硅二極管，在芯片正常工作時(shí)，我們可以檢測(cè)到有一個(gè)0.5V，當(dāng)斷開(kāi)時(shí)，會(huì)有一個(gè)鉗位電壓，電壓為2V。在測(cè)試后再次進(jìn)行芯片端口的電壓測(cè)試，確保芯片沒(méi)有在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被燒損燒壞。如表3.3所示表3.3OS端電壓參數(shù)名下限上限單位OS_VDD-0.90.2VOD_CHAG-0.9-0.2VOS_PROG-0.9-0.2VOS_VDD1-0.9-0.2VOD_CHAG1-0.9-0.2VOS_PROG1-0.9-0.2VBAT端電流。其標(biāo)號(hào)為IBAT。當(dāng)PROG端口所連接的電阻為5K時(shí)，在充電的情況下，BAT端最小的電流為93mA。在測(cè)試中經(jīng)常出現(xiàn)的電流為100mA，最大的電流為107mA。在VBAT=4.2V，待機(jī)模式下，最低BAT端電流為0μA。最常見(jiàn)的BAT端電流為-2.5μA，最高BAT端電流為-6μA。在關(guān)斷模式下，最常見(jiàn)的BAT端電流為1μA，最高BAT端電流為2μA。（如表3.4所示）表3.4BAT端電流參數(shù)及標(biāo)號(hào)條件最低值典型值最高值單位BAT端電流（IBAT）RPROG=5K,充電模式93100107mAVBAT=4.2V，待機(jī)模式0-2.5-6μA關(guān)斷模式-12μA3.6特性曲線3.6.1充電電流VSBAT端電壓對(duì)于充電來(lái)說(shuō)，一共有兩種模式，一種為涓流充電方式，一種為恒流充電方式，當(dāng)BAT端電壓為0V-2.9V時(shí)，此時(shí)芯片將采用涓流充電模式，輸入電流為50MA左右,當(dāng)剛剛出廠或者長(zhǎng)期不用的鋰電池充電時(shí)要先輸入小電流進(jìn)行充電[7];當(dāng)BAT端電壓達(dá)到2.9V-4.2V時(shí)，充電電流將會(huì)恒流充電模式，以免損壞芯片，而涓流時(shí)充電電流為恒流充電電流的五分之一，以此可得輸入電流為200MA左右。這兩種方式的切換減少了充電期間的開(kāi)關(guān)損耗，提高了工作效率[8]。當(dāng)單節(jié)鋰電池充滿時(shí)，充電電流將會(huì)逐漸變小直至為0。充電電流與BAT端電壓的關(guān)系如圖3.2所示。圖3.2充電電流與BAT端電壓關(guān)系3.6.2BAT端的充電電流VSPROG端電壓當(dāng)檢測(cè)下的溫度固定為25攝氏度時(shí)，輸入電壓為5V，并且設(shè)置重新開(kāi)始的電阻的電阻值為５K時(shí)，充電電流與PROG端電壓成正正比例曲線，即PROG端電壓越高，充電電流也隨之上升。充電電流與PROG端電壓的數(shù)值關(guān)系具體見(jiàn)圖3.3。圖3.3BAT端的充電電流與PROG端電壓的關(guān)系3.6.3BAT端的充電電流VS輸入電壓 當(dāng)理想的檢測(cè)下的溫度固定為25攝氏度時(shí)，并且VBAT＝3.2V時(shí)，即充電電流此時(shí)為恒流狀態(tài)下，且設(shè)置Rset的電阻值為５K，檢測(cè)其充電電流是否會(huì)跟隨輸入電壓改變，結(jié)果（如圖3.4）顯示充電電流不會(huì)跟隨輸入電壓而改變，而是維持在220ｍA左右，從而驗(yàn)證了恒流狀態(tài)下電流與電壓情況。充電電流與輸入電壓的關(guān)系如圖3.4所見(jiàn)。圖3.4充電電流與輸入電壓的關(guān)系3.6.4CHRG端電流VSCHRG端電壓（充電時(shí)）當(dāng)理想的檢測(cè)下的溫度固定為25攝氏度時(shí)，Vin等于5V，VBAT等于3.6V時(shí)，即鋰電池正在充電時(shí)。在充電電壓為0到4.2V電壓左右，充電電流與充電電壓是成正比例關(guān)系，充電電流會(huì)隨著充電電壓增加，到達(dá)4.2V以后，充電電流會(huì)維持在20mA左右，不會(huì)再隨著充電電壓的改變而改變。在充電時(shí)CHRG端電流與CHRG端電壓的關(guān)系如圖3.5所見(jiàn)。圖3.5在充電時(shí)CHRG端電流與CHRG端電壓的關(guān)系3.6.5CHRG端電流VSCHRG端電壓（充滿電）當(dāng)理想的檢測(cè)下的溫度固定為25攝氏度時(shí)，Vin等于5V，VBAT等于4.3V時(shí)，即鋰電池充滿電時(shí)。芯片將自動(dòng)停止電流，輸入電流為0微安，不會(huì)隨著CHAG端的電壓的變大而改變。在充滿電時(shí)CHRG端電流與CHRG端電壓的關(guān)系如圖3.6所見(jiàn)。圖3.6在充滿電時(shí)CHRG端電流與CHRG端電壓的關(guān)系3.6.6PROG端電壓VS輸入端VIN電壓當(dāng)理想的檢測(cè)下的溫度固定為25攝氏度時(shí)，VBAT等于3.2V，即鋰電池正在充電時(shí),RSET等于5K時(shí)，PROG端的電壓固定在1V左右，不隨著輸入電壓的增大而增大。PROG端電壓與輸入端VIN電壓的關(guān)系見(jiàn)3.7。圖3.7PROG端電壓與輸入電壓的關(guān)系3.6.7VBATVS輸入電壓當(dāng)理想的檢測(cè)下的溫度固定為25攝氏度時(shí)，RSET等于5K時(shí)，IBAT等于70毫安時(shí)，當(dāng)輸入電壓從4.5V逐漸增大，VBAT的電壓從4.2V機(jī)器緩慢的增加，并且不超出4.25V。VBAT與輸入電壓的關(guān)系見(jiàn)圖3.8。圖3.8VBAT與輸入電壓的關(guān)系

4.單節(jié)鋰電充電管理芯片電路設(shè)計(jì)4.1測(cè)試芯片外圍電路設(shè)計(jì)流程框圖可按圖4.1所示。對(duì)于拿到一款芯片產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，我們需要了解的是芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，芯片的功能，芯片的各個(gè)引腳是有何用處，芯片對(duì)于外部環(huán)境有什么要求。圖4.1流程框圖4.1.1測(cè)試規(guī)范測(cè)試規(guī)范如表4.1所示，所測(cè)試的范圍必須在下線與上線之間，如果測(cè)試的結(jié)果不在測(cè)試范圍，說(shuō)明設(shè)計(jì)的電路與實(shí)際有差別。所出結(jié)果必須在規(guī)范設(shè)置的數(shù)值之中。通過(guò)查看鋰電池一系列的測(cè)試項(xiàng)[9],確認(rèn)了鋰電池的測(cè)試項(xiàng)目為表4.1中的測(cè)試項(xiàng)。表4.1測(cè)試規(guī)范參數(shù)名下限上限單位OS_VDD-0.90.2VOS_CHAG-0.9-0.2VOS_PROG-0.9-0.2VVBAT4.174.25VVCHAG100.3VVCHAG24.55.25VIDD30500μAISD080μAIBAT/1μAOS_VDD1-0.9-0.2VOS_CHAG1-0.9-0.2VOS_PROG1-0.9-0.2V4.1.2.繪制電路圖由于此芯片采用的SOT23-5封裝，故設(shè)計(jì)圖4.2中的電路圖為測(cè)試設(shè)計(jì)方案。此設(shè)計(jì)電路為兩塊芯片同時(shí)測(cè)試的測(cè)試電路。圖4.2設(shè)計(jì)方案其中圓圈中加+號(hào)為電壓源或者電流源，其可以通過(guò)測(cè)試規(guī)范來(lái)決定，并且控制為是電壓源還是電流源可通過(guò)STS8200測(cè)試機(jī)臺(tái)來(lái)決定。首先分析一下CHRG端口，CHRG端口的電流設(shè)置為最高為1.5mA，因?yàn)閁SB接口輸入電壓通常為5V左右,故我們假設(shè)輸入電壓為穩(wěn)定的電壓為5V，為了此端口的安全性，且根據(jù)公式R=U/I，我們必須所采用的電阻值最小阻值約等于為3.3K,同時(shí)因?yàn)榇酥凳亲钚≈?，為了確保電路的可行性，所采用的5K電阻更為保守，數(shù)值也可更加穩(wěn)定化。由于PROG端在恒流充電時(shí)，會(huì)被提供1V的電壓，而充電電流也會(huì)根據(jù)此端口來(lái)進(jìn)行查看關(guān)閉。根據(jù)芯片內(nèi)部提供固定公式IBAT=(VPROG/RPROG)*1000,因?yàn)镮BAT的最小值為180mA，最大值為220mA,根據(jù)最小值可得出，阻值約等于5.56K,而最大值為220mA,阻值約等于為4.54K，取其中中間值為5K,故PROG端口采用5K電阻,此電阻的作用用來(lái)調(diào)節(jié)輸出端的負(fù)載能力[10]。BAT端連接了一個(gè)電阻以及一個(gè)電容，這里是模擬單節(jié)鋰電池充放電的過(guò)程，對(duì)于電容來(lái)說(shuō)，4.7uF只是因?yàn)榇穗娐份^為常用的數(shù)值，其余的電容也是可以使用的，如10uF，1uF等。對(duì)于電容來(lái)說(shuō)，如果電容尺寸過(guò)大，我們需要增加延時(shí)時(shí)間，從而來(lái)確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。這樣大大地延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間，浪費(fèi)測(cè)試成本。故采用適中的4.7uF能夠確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,同時(shí)4.7uF經(jīng)過(guò)測(cè)試被發(fā)現(xiàn)等效阻抗和溫度系數(shù)都很小[11],對(duì)于此電容在充電管理芯片中的作用也是為了能夠輸入最大的充電的電流[12]。而對(duì)于40R的電阻來(lái)說(shuō)，是因?yàn)殡娙莸某浞烹娛怯幸粋€(gè)上升以及下降的過(guò)程的，通過(guò)40R的電阻，去抽取其中部分電阻，從而獲取自己所需要的數(shù)值。VIN端所連接的電容4.7uF是為了穩(wěn)定電壓，使測(cè)試數(shù)據(jù)變得更加穩(wěn)定。在VIN端添加了一個(gè)電壓源，是為了測(cè)試其端口的電壓，從而確保芯片能否正常使用。GND端直接接地。4.2PCB板版圖設(shè)計(jì)4.2.1軟件介紹PADSLAYOUT對(duì)于PCB版版圖設(shè)計(jì)，我所采用的軟件是PADSLayout。進(jìn)行設(shè)計(jì)的一般步驟如下：1、設(shè)計(jì)一個(gè)板子的板框?qū)τ谝粋€(gè)電路圖來(lái)說(shuō)，其切割邊緣需要規(guī)劃好尺寸。如果尺寸太小，切割到自己所需要器件的地方，則對(duì)自己的電路板進(jìn)行了損壞，板子可能會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，甚至?xí)?dǎo)致無(wú)法進(jìn)行測(cè)試；尺寸如果過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致成本的升高。同時(shí)板框也可以根據(jù)自己的特性喜好，進(jìn)行一些創(chuàng)作。2、設(shè)計(jì)元件。設(shè)計(jì)元件首先要開(kāi)始一個(gè)新的設(shè)計(jì)，建立一個(gè)新的設(shè)計(jì)，首先我們采用系統(tǒng)默認(rèn)的啟動(dòng)文件來(lái)進(jìn)行編輯，隨后點(diǎn)擊菜單欄中封裝編輯器進(jìn)行繪圖。3、設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則打開(kāi)軟件以后，我們需要進(jìn)入到工具欄當(dāng)中，選擇其菜單中的驗(yàn)證設(shè)計(jì)，此時(shí)會(huì)彈出一個(gè)窗口，我們可以點(diǎn)擊此頁(yè)面中的設(shè)置，如圖4.3所示，去規(guī)范自己所需要的設(shè)計(jì)規(guī)則，從而進(jìn)行后期的驗(yàn)證操作。圖4.3設(shè)置頁(yè)面4、設(shè)置最小網(wǎng)格，安排元器件的位置。5、配置元器件設(shè)備并計(jì)劃總體布局。6、對(duì)元器件進(jìn)行布線。7、檢查規(guī)則沖突，一切通過(guò)方可送出制圖。4.2.2PCB板設(shè)計(jì)規(guī)則電氣相關(guān)安全間距：1.線寬根據(jù)PADSLAYOUT默認(rèn)規(guī)則如圖4.4所示中所提到建議的線寬為0.5公制，最小為0.5公制，最大為6公制，在此范圍中的數(shù)值我們都是可采用的。對(duì)于導(dǎo)線的寬度來(lái)說(shuō)，實(shí)體布置的導(dǎo)線最寬，那么此導(dǎo)線同時(shí)驅(qū)動(dòng)大量的電流，但是如果線過(guò)于粗，就會(huì)導(dǎo)致材料的浪費(fèi)；如果布置的線寬是十分窄的，會(huì)降低導(dǎo)通電量，從而影響測(cè)試數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性。圖4.4線寬設(shè)置2.焊盤與焊盤之間的間距：對(duì)于焊盤之間的距離通常市面上的最小間距為0.2mm如圖4.5，如果設(shè)置為0.2mm，對(duì)于焊工技術(shù)就十分有要求，雖然對(duì)于器件的占地面積大大減少了，但是也大大地增加了焊接失誤的風(fēng)險(xiǎn)性，所以對(duì)于此次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，所有焊盤的間距都大于了0.254公制，大大地提高了焊接的成功性。圖4.5焊盤間距4.2.3模塊分析1.64PIN插件底座對(duì)于64PIN插件底座（如圖4.6）來(lái)說(shuō)，先測(cè)量此器件的引腳距離，以及引腳數(shù)目等詳細(xì)參數(shù)，隨后開(kāi)始PCB制圖。第一步，創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)文件，打開(kāi)封裝編輯器，隨后有一個(gè)繪圖工具欄，點(diǎn)擊其中的端點(diǎn)，進(jìn)行編輯。對(duì)于參數(shù)來(lái)說(shuō)，我們選用長(zhǎng)方形焊盤，并且貼妝面設(shè)置寬度為1.5公制，長(zhǎng)度為4公制的長(zhǎng)方形，采用1個(gè)鉆孔；內(nèi)層以及對(duì)面采用半徑為0.75公制的圓形，鉆孔數(shù)目為1公制圓形，有電鍍涂層。制作完第一個(gè)后，點(diǎn)擊編輯完成的端口進(jìn)行分布以及重復(fù)，給每個(gè)端口標(biāo)注好名字，利用2D線繪制外部邊框，保存完畢，此器件便已設(shè)計(jì)完畢。圖4.664PIN插件底座2.電阻見(jiàn)圖4.7。兩個(gè)焊盤之間距離3公制。兩個(gè)焊盤都為2公制的正方形貼妝面，此電阻無(wú)需進(jìn)行鉆孔。圖4.7電阻3.芯片測(cè)試座芯片測(cè)試座見(jiàn)如圖4.8?？梢酝瑫r(shí)測(cè)試兩顆芯片，并且無(wú)須焊接芯片，可反復(fù)重新測(cè)試芯片，此器件由于是翻蓋式，故對(duì)于其余器件來(lái)說(shuō)，要與測(cè)試座保持一定的距離。對(duì)于芯片的測(cè)試座的貼妝面采用圓形，采用直徑為1.1公制的圓形，鉆孔尺寸為0.6公制，有電鍍，內(nèi)層以及對(duì)面采用直徑1.1公制的圓形，鉆孔尺寸為0.6公制。采用分布以及重復(fù)來(lái)設(shè)置數(shù)值，給每個(gè)引腳標(biāo)上芯片引腳名字，隨后利用2D線完成芯片測(cè)試座的外框，由于芯片測(cè)試座的占地面積較大，如果2D畫(huà)的不夠大，會(huì)導(dǎo)致芯片測(cè)試座無(wú)法打開(kāi)，從而引起整塊板子的失敗，故2D線預(yù)留的尺寸較為大一些。保存完畢，設(shè)計(jì)結(jié)束。圖4.8芯片測(cè)試座4.電容電容PCB制圖如圖4.9。兩個(gè)焊盤都為2公制的正方形貼妝面。兩個(gè)焊盤距離為6公制圖4.9電容5.繼電器繼電器見(jiàn)圖4.10。此繼電器共有8個(gè)引腳，為了在圖上能夠分辨其哪一個(gè)是一號(hào)腳，對(duì)于其上方采用了扇形圖案，其貼裝面設(shè)置為1.5公制*3公制的長(zhǎng)方形，鉆孔尺寸為1公制，其內(nèi)層與對(duì)面也設(shè)置如此，利用分布與重復(fù)功能，上下距離為2.54公制，左右間距為7.62公制，當(dāng)中的2D線框可以隨意調(diào)節(jié)尺寸大小。圖4.10繼電器4.2.4電路圖布線全局規(guī)劃通過(guò)將芯片的焊接位改為可裝有芯片的芯片測(cè)試底座，這樣的話可以同時(shí)測(cè)試兩顆芯片，并且芯片不固定在其測(cè)試底座中，可隨時(shí)更換芯片進(jìn)行測(cè)試。設(shè)計(jì)理念仍采用原先的設(shè)計(jì)電路圖，采用雙64PIN引腳插座，對(duì)兩側(cè)芯片同時(shí)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)其PROG以及VCC端的繼電器進(jìn)行了歸納合并，由于BAT端測(cè)量的數(shù)值容易相互影響，故其繼電器未進(jìn)行合并，防止兩顆芯片同時(shí)測(cè)量的數(shù)值的準(zhǔn)確，具體PCB制圖如圖4.11。實(shí)體版圖如圖4.12。圖4.11PCB制圖圖4.12加工好的PCB板4.3焊接電路板4.3.1焊接工具1.尖嘴鑷子2.扁頭鑷子。用于拿取芯及放置芯片3.電烙鐵4.錫4.3.2焊接實(shí)體電路圖對(duì)于焊接來(lái)說(shuō)，操作流程中有以下幾個(gè)注意點(diǎn)。第一，先焊取小物件。其原因有兩個(gè)，第一是由于小型器件較普通器件更容易丟失，以免浪費(fèi)物資等情況；第二點(diǎn)，如果先焊取普通器件，如果小型器件正好在普通器件的旁邊，容易對(duì)其周圍的器件造成損傷。第二，焊取的錫不能夠長(zhǎng)時(shí)間停留在焊烙鐵上。如果焊烙鐵長(zhǎng)時(shí)間粘附著錫，容易讓錫失活，導(dǎo)致焊接到板子上的時(shí)候如泥漿一樣厚重，從而損壞PCB的外貌。第三，在進(jìn)行焊錫的時(shí)候，我們可以先將一點(diǎn)錫迅速地焊到一個(gè)焊盤上，隨后將器件進(jìn)行固定，在固定的過(guò)程中，我們需要注意的是，用鑷子夾器件時(shí)進(jìn)行固定時(shí)，不能夠隨意移動(dòng)，一定要等錫冷卻下來(lái)，我們才可以放開(kāi)鑷子，不然就容易引起虛焊的情況，從而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的不成功。第四，由于64PIN引腳插座的焊孔比較小，所以在焊錫的過(guò)程中，我們不能一味地追求焊老從而使兩個(gè)焊盤黏連在一起，這樣不僅會(huì)使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致芯片的燒毀。具體的焊接電路圖正面如圖4.13所見(jiàn)。電路板焊接面如圖4.14所見(jiàn)。圖4.13焊接器件的實(shí)體電路圖正面圖4.14電路板焊接面4.4測(cè)試程序設(shè)計(jì)4.4.1分配引腳分配引腳編程代碼如圖4.15。因?yàn)槲覀儗⑿酒拿總€(gè)引腳都連接到了一個(gè)電源，所以對(duì)此我們通過(guò)將芯片的VIN引腳按照PCB所連接的線路布圖，定義為了FOVI3的電源。BAT引腳，CHRG引腳，PROG引腳也是如此，分別定義為了FOVI0,2,4的電源。為了監(jiān)測(cè)CHRG的狀態(tài)，故給其一個(gè)5V輸入電壓，故該腳位定義為ZTL(也為了區(qū)別于芯片的輸入電壓),因?yàn)殡娐房梢酝瑫r(shí)測(cè)試2顆芯片，有兩個(gè)CHRG引腳，故第二顆芯片的引腳給他定義為ZTL，再對(duì)它進(jìn)行定義。同時(shí)對(duì)于每一個(gè)芯片的每一個(gè)引腳都需要定義一個(gè)電源，因?yàn)槭峭瑫r(shí)測(cè)試兩顆芯片，沒(méi)有辦法給他輸入相同的電源，這樣容易讓測(cè)試失敗，故使用兩個(gè)64PIN插件底座，而第二個(gè)芯片所要使用到的電源可以使用從FOVI8到15的電源，通過(guò)將雙64PIN插件底座的電源一一對(duì)應(yīng)，這樣引腳定義部分便沒(méi)有問(wèn)題了。圖4.15引腳定義4.4.2測(cè)試前清0測(cè)試前清0編程代碼如圖4.16。對(duì)于測(cè)試前必須要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清零步驟。防止因?yàn)榍耙淮螠y(cè)試的結(jié)果對(duì)后一次測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行影響。而對(duì)于每一個(gè)電源來(lái)說(shuō)，都要對(duì)他進(jìn)行限額，例如VIN引腳，限制其輸入電壓最高為10V，而其輸入電流的最高值為100MA。而對(duì)于繼電器來(lái)說(shuō)，把它全部設(shè)置為最初的狀態(tài)，防止后期繼電器狀態(tài)的改變的混亂現(xiàn)象。圖4.16清0程序4.4.3測(cè)試OS_VDD測(cè)試OS_VDD編程代碼如圖4.17。測(cè)試OS_VDD的目的是為了檢測(cè)芯片引腳的好壞，給予芯片一個(gè)小的抽電流，設(shè)置VIN輸入電流源為-500*10^-6微安也可以為100*10^-6微安，而之后的延時(shí)也是為了能夠讓電流充分進(jìn)入芯片，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)不對(duì)或者數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的情況。而在10微秒中測(cè)試10次數(shù)據(jù)，也是為了能夠穩(wěn)定數(shù)據(jù)，因?yàn)槲覀兡軌蛲瑫r(shí)測(cè)試兩顆芯片，所以利用一個(gè)循環(huán)語(yǔ)句進(jìn)行測(cè)試，最后將所有的數(shù)據(jù)放入一個(gè)集合中，并將數(shù)據(jù)一一顯示出來(lái)，全部測(cè)試顯示以后，將此程序的數(shù)據(jù)清0，并讓繼電器關(guān)閉，以免影響下一項(xiàng)測(cè)試。而在每一個(gè)的操作當(dāng)中都要有一個(gè)延時(shí)狀態(tài)，防止上一步的操作不穩(wěn)定等問(wèn)題。圖4.17測(cè)試OS_VDD4.4.4測(cè)試充電時(shí)CHRG端電壓VCHRG測(cè)試其CHRG端電壓其實(shí)也是應(yīng)用到了電壓測(cè)量法，可以通過(guò)檢測(cè)其CHRG端口的電壓從而來(lái)判斷其單節(jié)鋰電池的電池容量[13]。測(cè)試充電時(shí)CHRG端電壓VCHRG編程代碼如圖4.18。將繼電器32，繼電器41，繼電器0，繼電器15全部閉合，同時(shí)給予電壓源為5V,并對(duì)每一個(gè)芯片的引腳進(jìn)行限額，防止過(guò)大電流或者電壓對(duì)芯片造成損壞。在對(duì)于單節(jié)鋰電池充電的過(guò)程，測(cè)試其CHRG端的電壓，設(shè)置為在10ms采樣10次，對(duì)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。并且在每一個(gè)步驟之后都加上10ms的延時(shí)，也是為了操作能夠徹底完成，以及后期的輸入電壓能夠完全加上。圖4.18測(cè)試充電時(shí)CHRG端電壓VCHRG4.4.5測(cè)試充滿電時(shí)CHRG端電壓VCHRG測(cè)試充滿電時(shí)CHRG端電壓VCHRG編程代碼如圖4.19。測(cè)試當(dāng)單節(jié)鋰電池充滿電以后，CHRG引腳端的電壓，首先外部電源仍然存在，所以VIN引腳的設(shè)置電壓仍然為5V,對(duì)于輸入的電源電壓來(lái)說(shuō)，我們一定要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)，不可因?yàn)闇y(cè)試結(jié)果的大小而隨意去改變電壓輸入值。而CHRG端的電壓設(shè)置為5V（即ZTL設(shè)置為5V）的原因是此電路中有一個(gè)5K電阻，此電阻模擬的是一個(gè)小燈泡，模擬其通過(guò)的參數(shù)的變化。單節(jié)鋰電池充滿電以后，芯片會(huì)開(kāi)始工作，不再給電池輸入電流，所以CHRG的電流設(shè)置為0微安，為了以防萬(wàn)一，我們?nèi)匀恍枰獙?duì)于其進(jìn)行電壓電流的限流。當(dāng)CHRG端輸入電流為0，測(cè)試其端口的電壓值，并將其賦值顯示。在測(cè)試結(jié)束后，把所有的數(shù)據(jù)清0。圖4.19充滿電時(shí)CHRG端電壓VCHRG4.4.6測(cè)試其工作電流IDD測(cè)試其工作電流IDD編程代碼如圖4.20。測(cè)試其工作電流，需要將其引腳PROG的5K負(fù)載加上，故把繼電器32,15閉合。設(shè)置芯片的VIN引腳的電壓為5V，進(jìn)行多次測(cè)試，穩(wěn)定數(shù)據(jù)。圖4.20工作電流IDD4.4.7測(cè)試關(guān)斷電流ISD測(cè)試其關(guān)斷電流ISD編程代碼如圖4.21。對(duì)于此芯片來(lái)說(shuō)，關(guān)斷電流其實(shí)也是靜態(tài)功耗，因?yàn)閷⑺械睦^電器全部斷開(kāi)輸入的電壓直接從芯片內(nèi)部流入與流入地端。通過(guò)VIN引腳端輸入的電壓以后，芯片GND引腳端口輸出，查看有多少損耗。圖4.21關(guān)斷電流ISD4.4.8測(cè)試BAT端電流測(cè)試其BAT端電流編程代碼如圖4.22。將繼電器0和繼電器41斷開(kāi)，繼電器15和繼電器32閉合，通過(guò)電壓源給BAT強(qiáng)制加4V電壓，等待5ms后測(cè)試BAT腳輸出電流圖4.22BAT端電流4.4.9測(cè)試BAT端電壓測(cè)試其BAT端電壓編程代碼如圖4.23。首先將所有的繼電器全部都閉合。然后通過(guò)給VIN輸入5V電壓從而來(lái)激活芯片工作，此時(shí)的延時(shí)需要長(zhǎng)一點(diǎn)，為了防止瞬間電壓的出現(xiàn)，使芯片發(fā)生故障問(wèn)題，所以等待時(shí)間延長(zhǎng)，確保了芯片處于工作狀態(tài)[14]。隨后通過(guò)給予BAT引腳4V電壓，來(lái)模擬鋰電池的電壓。隨后將BAT端的電流設(shè)置為0,模擬外部電源已經(jīng)被撤走，查看此時(shí)BAT即模擬鋰電池的電壓情況。而這里的延時(shí)不需要設(shè)置很多時(shí)間，只要確認(rèn)外部沒(méi)有電流進(jìn)入到此引腳。然后進(jìn)行測(cè)試，并分別輸出數(shù)據(jù)。圖4.23BAT端電壓

5.參數(shù)測(cè)試為了測(cè)試所設(shè)計(jì)的電路圖是否正確，我共采用了多顆芯片來(lái)進(jìn)行測(cè)試，不僅了解了測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性[15]，同時(shí)也對(duì)芯片數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，準(zhǔn)確性起到了重要的作用。5.1測(cè)試過(guò)程測(cè)試過(guò)程如圖5.1所見(jiàn)。圖5.1測(cè)試過(guò)程5.1.1測(cè)試方法測(cè)試工作電流將繼電器32和繼電器15全部閉合，繼電器41和繼電器0斷開(kāi)，測(cè)試其中流過(guò)的電流。測(cè)試關(guān)斷電流將繼電器32，繼電器15，繼電器41，繼電器0全部斷開(kāi)，測(cè)試其中流過(guò)的電流。測(cè)試充電狀態(tài)下的CHRG的電壓將繼電器32，繼電器41，繼電器0，繼電器15全部閉合，測(cè)試CHRG管腳電壓。測(cè)試充滿電狀態(tài)下的CHRG端的電壓將繼電器32和繼電器15全部閉合，繼電器41和繼電器0斷開(kāi)，測(cè)試CHRG管腳電壓。測(cè)試各端引腳的狀況將所有的繼電器全部斷開(kāi)，測(cè)試其引腳。測(cè)試BAT電流將繼電器0和繼電器41斷開(kāi)，繼電器15和繼電器32閉合，通過(guò)電壓源給BAT強(qiáng)制加4V電壓，等待5ms后測(cè)試BAT腳輸出電流。測(cè)試BAT電壓將繼電器32，繼電器0，繼電器15，繼電器41全部閉合，通過(guò)電壓源給VIN端先強(qiáng)制加5.0V電壓源100ms以激活芯片，隨后通過(guò)給BAT強(qiáng)制加4V電壓源2ms時(shí)間，將電壓源關(guān)閉，等待50ms后測(cè)試BAT腳電壓。5.2測(cè)試結(jié)果及分析測(cè)試結(jié)果分析通過(guò)獲得檢測(cè)結(jié)果，并從中獲取結(jié)論，從而來(lái)找出優(yōu)點(diǎn)以及不足之處[16]。5.2.1BAT引腳端的電壓根據(jù)規(guī)范可得，我們可知VBAT的測(cè)試范圍在4.17V-4.25V之間。實(shí)際測(cè)試得出的數(shù)據(jù)以前100個(gè)為例如表5.1，詳情見(jiàn)附錄。根據(jù)圖5.2可看出其中橘色的分布點(diǎn)大部分都是處于4.17V到4.25V之間的，但是有零星幾顆的芯片未達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值或者超出此標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值見(jiàn)圖5.2的紅框內(nèi)部原點(diǎn)，可判斷出一些芯片已損壞。對(duì)于損壞的芯片，只進(jìn)行測(cè)試測(cè)試前的OS電壓以及BAT引腳端鋰電池電壓。其余數(shù)據(jù)將不進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)。表5.1VBAT測(cè)試數(shù)據(jù)4.2034.2044.2044.2044.1654.1874.1864.1874.1884.1884.1984.1974.1974.1974.2064.2074.2084.2084.2094.2094.2034.2044.2044.2034.1654.1874.1894.1894.1884.1914.1974.1974.1974.1984.2064.2084.2084.2084.2094.2094.2034.2034.2044.2034.1864.1874.1884.194.1914.1894.1984.1984.1964.1974.2064.2084.2084.2084.2094.2084.2044.2034.2044.2044.1854.1884.1894.194.1874.2084.1974.1964.1974.1974.1864.2064.2084.2094.2084.1994.2044.2044.2054.2034.1884.1884.194.1894.1874.214.1964.1974.1974.1964.2064.2074.2084.2084.2094.199圖5.2VBAT測(cè)試結(jié)果分布圖5.2.2BAT引腳端通過(guò)的電流根據(jù)規(guī)范可知IBAT的電流只要小于1μA，此芯片在此項(xiàng)數(shù)據(jù)便是正常的。對(duì)于單節(jié)鋰電池充電來(lái)說(shuō)，給他輸入一個(gè)電壓，鋰電池的電量應(yīng)該是增加的，但是鋰電池充電的過(guò)程中放電是必然存在的，如果放電過(guò)多會(huì)消耗鋰電池的電量，與充電的原則相違背。實(shí)際測(cè)試得出的數(shù)據(jù)以前100個(gè)為例如表5.2，詳情見(jiàn)附錄。根據(jù)結(jié)果分布圖如圖5.3，我們可知芯片大多集中在0.001μA左右，極少芯片會(huì)達(dá)到0.005μA。所有芯片都是在規(guī)范之中，都是合格的芯片。5.2IBAT測(cè)試數(shù)據(jù)0.0010.0020.0020.00300.0030.0020.001000.0010.0010.0010.001000.0010-0.0010.0020.0020.0020.0020.0020.0010.0020.0020.0020.0010.0020.0010.00100.00100.0010.0010.0010.0020.0010.0010.0020.0020.002-0.0030.00100.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.00100.0010.0020.0010.0010.0010.0020.002-0.0010.00100.0010.0010.0010.00200.0010.00100.0010.00100.0010.00100.0020.0020.0030.0050.0010.0010.0010.0020.0010.001000.00100.0010.0010.0010.0010圖5.3BAT端的電流測(cè)試結(jié)果分布圖5.2.3充電時(shí)CHRG端電壓根據(jù)規(guī)范可知CHRG端的電壓應(yīng)該在0到0.3V之間。實(shí)際測(cè)試得出的數(shù)據(jù)以前100個(gè)為例如表5.3，詳情見(jiàn)附錄。見(jiàn)圖5.4測(cè)試結(jié)果分布圖可知，將近一半的芯片此引腳的電壓將會(huì)在0.25V上下，而另一半則在0.17V上下，有著一些區(qū)別，但是都是在規(guī)范之中，都是合格的芯片。5.3充電時(shí)的CHRG電壓測(cè)試數(shù)據(jù)0.170.170.170.170.1720.2520.2520.2520.2520.2520.1710.1720.1720.1720.1630.1630.1630.1640.1630.1630.170.170.170.170.1720.2520.2520.2520.2520.2520.1710.1720.1720.1720.1630.1630.1630.1630.1630.1630.170.170.170.170.2520.2520.2520.2520.2520.2520.1710.1720.1720.1720.1630.1630.1630.1630.1630.1640.170.170.170.170.2520.2520.2520.2520.2520.2440.1720.1720.1720.1720.1620.1630.1630.1630.1640.1620.170.170.170.170.2520.2520.2520.2520.2520.2440.1720.1720.1720.1720.1630.1630.1640.1630.1630.162圖5.4充電時(shí)CHRG端電壓測(cè)試結(jié)果分布圖5.2.4充滿電時(shí)CHRG端電壓根據(jù)規(guī)范可知充滿電時(shí)CHRG的電壓為4.5V到5.25V之間。實(shí)際測(cè)試得出的數(shù)據(jù)以前100個(gè)為例如表5.4，詳情見(jiàn)附錄。見(jiàn)圖5.5測(cè)試結(jié)果分布圖所得，在充滿電以后此引腳的電壓基本穩(wěn)定在5V。可以看出芯片是可以正常工作的。表5.4充滿電時(shí)CHRG端電壓測(cè)試數(shù)據(jù)4.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.99954.99954.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.999554.9994.9994.9994.9994.9994.99954.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.99954.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.99954.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.9994.99954.999圖5.5充滿電時(shí)CHRG端電壓測(cè)試結(jié)果分布圖5.2.5工作電流根據(jù)規(guī)范可知工作電流時(shí)電流為30μA到500μA之間。實(shí)際測(cè)試得出的數(shù)據(jù)以前100個(gè)為例如表5.5，詳情見(jiàn)附錄。根據(jù)測(cè)試結(jié)果分布圖如圖5.6所得可知，芯片的工作電流雖有差異，但大部分?jǐn)?shù)據(jù)仍然保持在130μA到230μA之間，其余則在30μA到80μA之間，均為規(guī)范數(shù)據(jù)之中。表5.5工作電流測(cè)試數(shù)據(jù)202.471148.883135.116136.89198.54456.03654.64255.06555.10955.227163.813190.766200.931199.271194.092186.214160.574124.27125.259131.134184.982144.365131.612138.552139.46155.11555.17755.78756.84555.289138.421195.242202.672198.544197.474168.526148.102124.401127.093126.857171.42139.902132.185140.33854.42455.9355.46455.79355.48254.947153.784197.673199.818198.71855.93155.339135.219119.787129.568127.211162.806141.446139.591144.0682.44455.71956.44154.82355.17159.777177.79201.13202.666198.649148.102196.815128.983128.05126.303157.627157.13137.674139.461143.554.36855.1455.15954.98455.46458.98186.892201.976201.472199.675206.235176.111128.15125.078130.32196.523圖5.6工作電流測(cè)試結(jié)果分布圖5.2.6關(guān)斷電流此芯片的關(guān)斷電流就是靜態(tài)損耗電流。如果靜態(tài)損耗電流過(guò)大，充電速度就過(guò)慢，那么對(duì)于單節(jié)鋰電池充電的效率就大大降低，對(duì)于時(shí)間，資源，人力等都造成了一系列損失。實(shí)際測(cè)試得出的數(shù)據(jù)以前100個(gè)為例如表5.6，詳情見(jiàn)附錄。根據(jù)測(cè)試結(jié)果分布圖見(jiàn)圖5.7，所得可知芯片的關(guān)斷電流都在20μA和40μA之間，除個(gè)別芯片的關(guān)斷電流達(dá)到40μA上下，但仍符合測(cè)試規(guī)范數(shù)據(jù)。表5.6工作電流測(cè)試結(jié)果32.7633.14936.16136.33332.22225.75725.79425.90926.04325.97231.62832.06932.16932.22532.11332.23432.43332.36532.50535.14132.95933.20536.26436.33632.23425.75725.78225.93725.96625.88534.88632.10732.16632.22232.32732.33132.61732.7135.01735.11633.07433.25436.23636.35133.21425.89125.86325.98125.95625.92231.9332.12532.18132.20633.95532.47432.55732.74132.81635.13533.10833.27336.29536.34533.95525.69525.83825.97825.925.00432.0132.13832.22532.232.47432.2932.34332.73535.02633.91933.14636.15236.29536.35425.70125.80725.95626.00926.0525.0632.05732.17232.18132.21932.03532.4332.72232.56135.0634.068圖5.7關(guān)斷電流測(cè)試結(jié)果分布圖5.2.7測(cè)試前OS_VDD根據(jù)測(cè)試規(guī)范可知,OS_VDD的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)范圍應(yīng)該在-0.9V到-0.2V之間。實(shí)際測(cè)試得出的數(shù)據(jù)以前100個(gè)為例如表5.7，詳情見(jiàn)附錄。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分布圖如圖5.8可知，芯片VDD引腳端的電壓范圍都在-0.625V到-0.4V，可以看出芯片的VDD引腳都是可用的。表5.7OS_VDD測(cè)試結(jié)果-0.579-0.576-0.575-0.575-0.578-0.504-0.504-0.503-0.503-0.503-0.579-0.576-0.575-0.575-0.579-0.577-0.576-0.575-0.574-0.574-0.578-0.576-0.575-0.575-0.577-0.504-0.503-0.503-0.503-0.503-0.577-0.575-0.575-0.575-0.577-0.576-0.575-0.574-0.574-0.574-0.577-0.576-0.575-0.575-0.505-0.503-0.503-0.503-0.503-0.503-0.577-0.575-0.575-0.575-2.037-0.576-0.575-0.574-0.574-0.574-0.576-0.575-0.575-0.575-0.504-0.505-0.503-0.503-0.503-0.504-0.576-0.575-0.575-0.575-1.992-0.578-0.575-0.574-0.574-0.579-0.576-0.575-0.575-0.575-0.505-0.504-0.503-0.503-0.503-0.504-0.576-0.575-0.575-0.575-0.578-0.576-0.575-0.574-0.574-0.578圖5.8OS_VDD測(cè)試結(jié)果分布圖5.2.8測(cè)試前OS_CHRG根據(jù)規(guī)范可知,OS_CHRG的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試范圍應(yīng)該在-0.9V到-0.2V之間。實(shí)際測(cè)試得出的數(shù)據(jù)以前100個(gè)為例如表5.8，詳情見(jiàn)附錄。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分布圖如圖5.9可知，芯片CHRG引腳端的電壓范圍都在-0.5V上下，但是有幾顆芯片的CHRG引腳的電壓達(dá)到了-2V，由于CHRG引腳端與地段是有一個(gè)硅二極管，其閾值電壓為0.7V左右，而幾顆CHRG端的電壓達(dá)到了-2V左右，說(shuō)明芯片其內(nèi)部的二極管已損壞，也代表芯片已損壞。表5.8測(cè)試前OS_CHRG測(cè)試數(shù)據(jù)-0.579-0.576-0.575-0.575-0.578-0.504-0.504-0.503-0.503-0.503-0.579-0.576-0.575-0.575-0.579-0.577-0.576-0.575-0.574-0.574-0.578-0.576-0.575-0.575-0.577-0.504-0.503-0.503-0.503-0.503-0.577-0.575-0.575-0.575-0.577-0.576-0.575-0.574-0.574-0.574-0.577-0.576-0.575-0.575-0.505-0.503-0.503-0.503-0.503-0.503-0.577-0.575-0.575-0.575-2.037-0.576-0.575-0.574-0.574-0.574-0.576-0.575-0.575-0.575-0.504-0.505-0.503-0.503-0.503-0.504-0.576-0.575-0.575-0.575-1.992-0.578-0.575-0.574-0.574-0.579-0.576-0.575-0.575-0.575-0.505-0.504-0.503-0.