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如何检测手机整机的电流
1 为什么要这么做 电流是电子产品的一项重要指标,通过他可以简单判断主板或者整机是否工作正常。这就像刚出生的婴儿,不能用语言表达,家长通常会根据吃多少和拉多少来简单判断孩子是否在健康成长。 手机生产过程中,单板测试阶段,会检测开机前漏电流,开机电流,待机电流和开机后漏电流。组装测试阶段,也需要这样的测试,因为在安装完屏,喇叭,摄像头,马达等外设后,可能有新的异常产生,或者这些外设本身就有异常。但是某些手机是最后扣合屏幕,这个时候电池已经组装完成,无法使用夹具来测试以上电流指标。即使没有装电池,某些手机由于堆叠的原因,测试点藏在里面,也不能用夹具测试。 这个时候就需要一种在组装成整机后仍能测试电流的方法。 2 常用的测试方法 2.1 基本原理 最基本的原理是断开电池供电路径,把Type-C某些空闲的PIN当做Vbat,从外部给整机提供Vbat电流。 断开电池供电路径有两种方法:一是断开主板上Vbat经过的MOS管,线性充电电路由PNP+NMOS组成,这个NMOS可以断开。如果是开关充电,带充电路径管理,芯片中也有这个MOS管,如果能断开,也能用在这个方案中。二是断开电池保护板上的背靠背NMOS,这个NMOS一般串在电池的负极上。 断开这个“开关”的方法有有线和无线,据说三星是用无线(猜测是蓝牙等)的方式断开。有线的方式是利用Type-C上的空闲PIN作控制信号。下一章节详细解释用有线的方式,控制电池保护板的NMOS断开,进而实现整机电流检测的方案。 3 整机电流检测方案实例 本方案是利用Type-C上空闲PIN,做控制信号和Vbat信号,断开电池保护板的背靠背NMOS,实现整机电流检测。 Type-C接口可以支持USB3.0协议,但目前大部分手机还不需要USB3.0协议来传输数据。因此大部分手机虽然是Type-C接口,但实际走的是USB2.0协议。因此会有一些空闲PIN,下图是一个典型的USB3.0 on Type-C的接口定义。其中TX1+/-,TX2+/-,RX1+/-,RX2+/-,SUB1,SUB2是USB2.0协用不到的信号。CC1和CC2虽然也用不到,但需要用他们来判断插入的设备类型等功能,因此不能被占用。 整机电流检测方案中,Type-C的PIN定义如下图,Vbatt_etn是外部电池供电信号。U_TX是Uart信号,用于抓串口Log。T_EN和T_EN2是测试电路使能信号,作用不同。ON是手机开机信号。 主板上原理见下一页,T_EN2,ON,T_TX都用PMOS隔开,起到保护作用。这个原理图的设计已经量产。 第一步:外部控制板拉高T_EN到5V,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6导通。 第二步:外部控制板拉高T_EN2到1.8V,Q7,Q8导通,将CNT信号拉高的了VBATT,此时电池保护板IC切断Q1,电信的负极与主板断开。 第三步:立即在VBATT_1上施加4V电压,开始给由外部给手机供电。之后开始测量电流指标。 要想理解下面的原理设计,需要先弄清楚几个问题: 为什么需要两个T_EN信号? 如果只需要打串口Log,仅仅使能T_EN即可,不需要T_EN2. 打开串口Log是一个常用的独立的功能,此时不需要做电流检测。 T_EN2一定需要一个Q2,Q7,Q8一起来控制CNT信号吗? 也有另外一种接法,参考如下: 必须要用PMOS作为T_EN2,ON,U_TX的信号开关,而不能用NMOS吗? 参考我的另一篇文章《PMOS做信号开关NMOS做电平转换》 有什么缺点? 当两个使能信号都为低时,VBATT在这个电路上几乎没有漏电。当两个使能信号都拉高时,VBATT通过Q1,Q7都在漏电,这会增加整机漏电流。 这个设计,在生产过程中,也产生了一些问题: 由于占用了USB3.0的端口,无法与USB3.0设备通信 电池保护IC一直处于保护,解保护的反复过程,原因如下:电池保护板进入保护状态后,电芯的PGND和主板GND断开。假设电芯PGND为0V,主板GND会再MOS管Q1断开后逐渐升高到VBATT。此时VM和CNT两个管脚的电压都是VBATT,三美的电池保护IC将解除保护状态,PGND和GND又导通,VM电压被拉低后,又开始进入保护状态。如此反复进行下去。精工的IC没有这个BUG。下面几幅图是实测结果: |
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