技術干貨 | 智能電源管理芯片的“安全密碼”——短路特性測試

智能電源管理芯片是現(xiàn)代電子設備中不可或缺的組件，負責管理和控制設備的電源功能，可以實現(xiàn)對電源的高效利用，提供穩(wěn)定的工作電壓，并確保系統(tǒng)在各種條件下的可靠運行，其通常具備電源調(diào)節(jié)、電池管理、監(jiān)控、診斷和保護電路的功能，在消費電子產(chǎn)品（如智能手機和平板電腦）、汽車電子、工業(yè)控制系統(tǒng)以及物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設備中發(fā)揮著關鍵作用。

為什么要做短路特性測試？
智能電源管理芯片的短路特性測試（Short Circuit Characterization）是評估其安全性和可靠性的關鍵環(huán)節(jié)，特別是在汽車等車規(guī)級產(chǎn)品的應用中尤為重要。任何電源管理芯片的故障都可能引發(fā)汽車失控。

芯片保護機制
智能電源管理芯片通常具備多種保護機制，以應對不同的過載情況：

• 鎖定保護 Latching Protection
  檢測到過載后，芯片會永久關閉，直到通過系統(tǒng)或固件交互重置。
• 自動重啟保護 Auto-Restart Protection
  檢測到過載后，芯片會關閉，并在一定時間后或故障消除后自動重啟。當處于連續(xù)短路狀況時，芯片通常會在關閉和重啟（“切換”）的周期性循環(huán)中運行。
• 過溫保護 Over-Temperature Protection
  當芯片溫度達到一定閾值時，會自動關閉以防止過熱損壞。

芯片狀態(tài)反饋
根據(jù)是否提供狀態(tài)反饋，智能電源管理芯片可以分為兩大類：

• 有狀態(tài)反饋
  芯片會提供專用信號通知用戶過載情況。
• 無狀態(tài)反饋
  芯片執(zhí)行過載保護功能，但不提供專用信號通知系統(tǒng)。

短路特性測試
為了確保這些芯片的可靠性，車規(guī)芯片認證標準AEC Q100特別規(guī)定了E10.短路特性測試，該測試參照AEC Q100-012標準進行，目的是在連續(xù)短路條件下檢驗智能電源管理芯片的可靠性。

重復性短路特性測試電路圖示：

高邊器件測試電路 圖示

低邊器件測試電路 圖示

短路特性的阻抗定義：

測試項
低溫重復短路測試：分為短脈沖和長脈沖兩種：

• 短脈沖：對于所有具有狀態(tài)反饋的設備，以及即使不提供狀態(tài)反饋的鎖定設備，都必須進行此測試。
• 長脈沖：此測試必須對所有自動重啟設備進行。
  
  

冷態(tài)重復性短路設備信號的典型定時圖

熱重復短路測試：專門針對自動重啟設備，以評估在熱狀態(tài)下的短路響應。

熱態(tài)重復性短路設備信號的典型定時圖

短路特性測試是評估智能電源管理芯片安全可靠性的重要手段。在汽車領域，通過這些測試，制造商可以確保智能電源管理芯片在面對各種挑戰(zhàn)時能夠保持性能和可靠性，為用戶提供安全、高效的電源管理解決方案。