技术干货 | 智能电源管理芯片的“安全密码”——短路特性测试

技术干货 | 智能电源管理芯片的“安全密码”——短路特性测试

智能电源管理芯片是现代电子设备中不可或缺的组件，负责管理和控制设备的电源功能，可以实现对电源的高效利用，提供稳定的工作电压，并确保系统在各种条件下的可靠运行，其通常具备电源调节、电池管理、监控、诊断和保护电路的功能，在消费电子产品（如智能手机和平板电脑）、汽车电子、工业控制系统以及物联网（IoT）设备中发挥着关键作用。

为什么要做短路特性测试？

智能电源管理芯片的短路特性测试（Short Circuit Characterization）是评估其安全性和可靠性的关键环节，特别是在汽车等车规级产品的应用中尤为重要。任何电源管理芯片的故障都可能引发汽车失控。

芯片保护机制

智能电源管理芯片通常具备多种保护机制，以应对不同的过载情况：

• 锁定保护 Latching Protection
  检测到过载后，芯片会永久关闭，直到通过系统或固件交互重置。

• 自动重启保护 Auto-Restart Protection
  检测到过载后，芯片会关闭，并在一定时间后或故障消除后自动重启。当处于连续短路状况时，芯片通常会在关闭和重启（“切换”）的周期性循环中运行。

• 过温保护 Over-Temperature Protection
  当芯片温度达到一定阈值时，会自动关闭以防止过热损坏。

芯片状态反馈

根据是否提供状态反馈，智能电源管理芯片可以分为两大类：

• 有状态反馈
  芯片会提供专用信号通知用户过载情况。

• 无状态反馈
  芯片执行过载保护功能，但不提供专用信号通知系统。

短路特性测试

为了确保这些芯片的可靠性，车规芯片认证标准AEC Q100特别规定了E10.短路特性测试，该测试参照AEC Q100-012标准进行，目的是在连续短路条件下检验智能电源管理芯片的可靠性。

重复性短路特性测试电路图示：

高边器件测试电路 图示

低边器件测试电路 图示

短路特性的阻抗定义：

测试项

• 低温重复短路测试：分为短脉冲和长脉冲两种：
• 短脉冲：对于所有具有状态反馈的设备，以及即使不提供状态反馈的锁定设备，都必须进行此测试。
• 长脉冲：此测试必须对所有自动重启设备进行。

冷态重复性短路设备信号的典型定时图

• 热重复短路测试：专门针对自动重启设备，以评估在热状态下的短路响应。

热态重复性短路设备信号的典型定时图

短路特性测试是评估智能电源管理芯片安全可靠性的重要手段。在汽车领域，通过这些测试，制造商可以确保智能电源管理芯片在面对各种挑战时能够保持性能和可靠性，为用户提供安全、高效的电源管理解决方案。