隨著越來越多的電子設備由電池供電，設計和測試電源管理單元 (PMU) 或電源管理IC (PMIC) 是產品開發過程中非常重要的步驟。PMU/PMIC是管理電池的電子設備中的模塊。測試PMU/PMIC對于確保產品在電池處于不同的充電狀態、不同的安培小時容量級別和不同的電池阻抗時正常工作至關重要。還必須對PMU/PMIC進行測試，以確保其充電/放電功能正常工作，并且不會因過度充電或過度放電而損壞電池。

圖1. PMU/PMIC是電池供電設備中的關鍵電池管理組件。

傳統測試方法1: 使用真實電池

傳統上，測試被測設備 (DUT) 在電池處于不同狀態時如何工作需要將DUT連接到真實電池。在假設電池的開路電壓 (Voc) 以線性關系精確地對應于電池容量的情況下進行測試。例如，如果Voc改變0.1%，則容量將改變0.1% 或恒定因子x 0.1%。但是，實際電池并非如此，并且可能導致嚴重的錯誤，因為來自不同制造商的電池，甚至來自同一制造商的不同批次的電池的性能都不同。此外，對真正的電池進行充電或放電可能需要數小時，并且結果仍然非常不準確。例如，要測量實際電池的充電截止電壓，需要將電池連接到充電器，然后等待幾個小時以使電池充滿電。

傳統測試方法2: 使用正常電源

通用電源也可用于測試，但會導致以下缺陷:

通用電源無法模擬電池電阻。

通用電源不能足夠快地響應電流變化，這可能導致不穩定的輸出電壓，從而導致可能的DUT損壞。

用Keithley 2281s動態模擬電池

盡管已經引入了許多電池模擬器來解決這些問題，但是大多數電池模擬器僅能夠在固定條件下而不是動態地模擬電池。

但是，Keithley 2281s電池模擬器可以基于真實電池生成電池模型或基于真實數據導入電池模型。電池型號可以保存為a。中表示的CSV文件表1。

表1.Keithley 2281s可以基于真實電池生成電池模型，然后將數據保存到a。CSV文件。

此外，可以在計算機上編輯電池模型，并輕松導入到2281s中。在電池測試功能中，選擇菜單-> 查看-> 模型，然后選擇要從USB驅動器導入的模型，如圖2。

圖2.在2281s電池測試模式下打開電池模型。

2281s可以根據電池模型實時模擬電池。在表1中，充電狀態 (SOC) 表示以百分比表示的容量，其中100% 表示電池是滿的，并且0% 表示電池是空的。Voc表示電池的開路電壓，ESR表示電池電阻。精細電池模型包含101個數據點，覆蓋從0% 到100% 的SOC，并且還提供具有11個點的粗略模型。

在電池模擬期間，2281s顯示Voc和電池的實時電阻，如圖3所示。

圖3.在電池模擬模式下使用2281s加載電池模型。

電池可以設置為任何SOC或Voc測試前的狀態。例如，圖4示出了電池SOC被設置為22%，并且Voc和ESR的值在SOC設置處改變為它們的對應值。Voc也可以在測試之前設置為其范圍內的任何值。

圖4.在電池模擬模式下啟動電池狀態。

為了減少測試時間，可以降低電池容量以減少充電/放電時間。例如，初始SOC為22%，實際電池容量為2000 mAh，進行測試以確定電池供電的手機將關閉的時間點可能需要數小時。但是，當電池容量設置為100 mah時，手機或另一個DUT只需幾分鐘即可關閉，從而可以測量電池的SOC和Voc。

如圖5的頂部屏幕截圖所示，將電池容量設置為100 mAh。在此示例中，當SOC降至11.75% 且Voc降至3.9945v時，PMU芯片將關閉手機，如底部屏幕截圖所示。

圖5.修改電池容量以加速充電/放電測試。

此外，2281s電池模擬器可以吸收高達1 a的電流，因此也可以在電池充電周期內對PMU/PMIC進行測試。此外，當DUT的PMU停止充電循環時，可以測量電池SOC和Voc。

此外，2281s電池模擬器支持兩種模擬模式: 動態和靜態。可以通過在主屏幕的軟鍵區域中選擇方法來改變模式，如圖6所示。在靜態模式下，可以在SOC和Voc的固定點處執行測試。

圖6.電池仿真中的動態和靜態模式。

在主屏幕的右側，實際終端電壓 (Vt) 的電池用淺藍色表示，Voc用較深的藍色表示。這兩個值的關系如方程V所示t= Voc-R * I其中R表示電池電阻 (ESR)，I表示充電/放電電流。I的值在放電期間為正，在充電期間為負。因此，V的值t隨負載電流變化而變化。

如果2281s通過四線遠程感測連接連接到DUT，則遠程感測補償由于測試引線電阻引起的電壓降。但是，如果2281s通過雙線連接連接到DUT，由于測試引線電阻導致的電壓下降將導致DUT處的電壓不同于2281s輸出端子Vt處的電壓。在這種情況下，可以通過選擇菜單-> 電池-> 設置來設置電阻偏移。例如，圖7顯示了設置為-20 m Ω 的電阻偏移，以抵消測試引線電阻。

結論

Keithley 2281s電池模擬器和精密直流電源使用戶能夠:

設置定制的電池模型并將其導入到2281s以模擬真實的電池；

根據試驗要求，在試驗前將電池狀態SOC、Voc、ESR設定在其范圍內的任意值；

在試驗過程中修改SOC、Voc、試驗模式和i-limit；

降低電池容量以提高測試效率

此外，可以使用2281s進行電池測試，以測量容量和電阻并生成電池模型。

使用2281s等電池模擬器，可以高效快速地對PMU/PMIC進行全面測試。