CN101162260A - 一种用于小电量备用电池的功能测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于小电量备用电池的功能测试装置及方法，所述装置包括，备用电源单元101、易失性存储单元102、微处理器单元103和检测单元104。101通过备用电源接口与102相连，在主用电源故障或者掉电的情况下，102自动切换到101进行供电，维持芯片最基本的电能需求，保证数据不丢失。103控制104接通或切断102的主用电源和读写102内部RAM信息。102通过并行接口或串行接口进行信息交互。104接收、协助103进行控制。本发明根据是否能够维持芯片工作为判断依据，对微电流消耗的电池，由于不存在大电流消耗的冲击波动，电池电压基本能够反应出电量的大小，能够简单、有效的通过电压判断电池的消耗。

Description

一种用于小电量备用电池的功能测试装置及方法

技术领域

本发明涉及通信系统、个人电子工具的单板级自动化测试领域，具体的说，是对电子设备和个人电子产品中的小型备用电池的一种工作状态的测试装置及方法。

本发明的测试装置和方法适用于小型手持式设备应用、系统单板低压易失性存储器保存配置数据或者实时时钟的应用和低压易失性存储器应用的电子产品方面。

背景技术

在通信电子设备和个人电子产品中，很多产品需要使用到备用电池供电。一般的通信类主控单板、PC机主板、个人掌上电子用品等电子产品，大都使用备用电池来提供低压易失性存储器保存一定的配置信息或提供实时时钟备用电源。对于此类的产品，对备用的电池的要求是能够长时间为芯片供电。

例如一般的产品中经常使用的纽扣电池和实时时钟芯片或者低压存储芯片，工作电流在微安级，一个纽扣电池可以持续供电2年以上。电池是个消耗品，电池的使用也有一定寿命，易受外接温度、湿度、压力等变化的影响，在加工、保管和使用等各个环节都可能引起电池性能的变化，所以电池的性能直接关系到产品的质量。一旦备用电池失效，就会导致掉电情况下系统时间错误、配置信息丢失等严重后果。在单板加工过程中，纽扣电池失效或接触不良，是一个故障率比较高的故障，所以对备用电池的测试是非常必要的。

中国专利申请CN02124333的华硕电脑股份有限公司“笔记本计算机电源自动测试方法”中，介绍的是一种笔记本计算机电源自动测试方法，其是在检测笔记本计算机电源的系统内设计一测试程序，并配合测试用具、电子负载机及多用途电表等，来达到事先预知笔记本计算机的电源主机板是否异常，以改进过去以组成系统方式进行实体测试的时间长、机板零件易于短路烧毁的缺失，进而可减少测试时间、增加优良率、提高产品产能及品质。

对于专利申请CN02124333，它是软硬件结合的电池电量测量方式，主要是根据电池的电压和电流时间进行电量计算，然后估算电池电量。这种方式对于类似于笔记本电池等电量较大的电池测试是比较合适的，但是对于象纽扣电池的小容量电池测试就会导致损耗比较大，将严重影响电池寿命。而且需要软件实时监控电池的电压和电流，并进行累计，消耗电能比较大。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提出对备用电源、特别是小容量电池(例如纽扣电池等)的工作状态进行测试的一种装置和方法。此种测试装置和方法特别适合单板级自动化测试过程。

本发明具体是这样实现的：

一种用于小电量备用电池的功能测试装置，包括：

备用电源单元101，易失性存储单元102，微处理器单元103，控制单元104；

所述备用电源单元101通过备用电源接口与易失性存储单元102连接，在主用电源故障或者掉电的情况下，易失性存储单元102自动切换到备用电源101进行供电；

所述易失性存储单元102，用于提供数据的长期保存功能和计时功能，与备用电源单元101，控制单元104连接，通过并行或串行接口与微处理器单元103相连；

所述微处理器单元103，用于控制控制单元104接通和切断易失性存储单元102的主用电源和读写102单元内部RAM信息；

所述控制单元104，接收、协助微处理器单元103控制。

所述备用电源单元是小型的电池，可以是3V/50mAH的纽扣电池或者可以是循环充电的纽扣锂电池。

所述易失性存储单元，可以是具有低电压保存数据的RAM或者实时时钟。

所述实时时钟芯片外围还需要32.768KHz的低频晶振和晶振电容；

所述实时时钟芯片多采用两线的IIC接口或者三线的SPI接口。

所述控制单元，有一个NPN三极管和一个限流电阻，所述微处理器单元通过该三极管的通断，来控制易失性存储单元的主电源通断。

一种用于小电量备用电池的功能测试方法，包括如下步骤：

第一步骤，向易失性存储单元102写入固定信息或者读取其计时信息；

第二步骤，通过控制单元104切断易失性存储单元102的主电源供电，易失性存储单元102自动切换到备用电源101继续运行时钟或保持内部数据，过一段时间后，微处理器单元103控制控制单元104提供给易失性存储单元102主电源；

第三步骤，读取易失性存储单元102的内部时钟信息或者读取第一步写入的固定信息，如果时钟计时正常或者固定信息没有丢失，则备用电池101单元工作正常；

第四步骤，报告测试信息。

采用本发明，由于不取备用电池的电流信号，即不通过电流、电压消耗电池能量的方式计算电池的工作状态，而是根据是否能够维持芯片工作为判断依据。对于微电流消耗的电池来说，由于不存在大电流消耗的冲击波动，电池电压基本能够反应出电量的大小，所以通过电压判断电池的消耗是一种比较简单有效的方法。

附图说明

图1为本发明装置的实现框图；

图2为本发明的具体电路图；

图3为本发明的测试流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

具体设计以实时时钟为例。

本发明的整个装置框图如图1所示，分为四个部分：备用电池单元101，易失性存储单元102，微处理器单元103，控制单元104；。

备用电源单元(101)与易失性存储单元(102)连接，在主用电源故障或者掉电的情况下，易失性存储单元(102)自动切换到备用电源(101)进行供电，维持芯片最基本的电能需求，保证数据不丢失。

易失性存储单元102，与101、103和104单元连接，其主要功能是提供数据的长期保存功能或计时功能等，102单元有两个电源供电，在104控制其主电源供电的情况下，备用电源101自动切断。在104控制其主电源掉电的情况下，102单元自动切换到备用电源101供电，保证内部数据不丢失，主要功能继续运行。102单元与主处理器103通过并行接口或者串行接口进行信息交互。

微处理器单元103，主要功能是控制104单元接通和切断102单元的主用电源和读写102单元内部RAM信息。

控制单元104，主要完成的工作接收协助微处理器单元103控制，接通或者切换102单元的主用电源。

为了完成对备用电源单元101测试，具体测试方法为：

第一，向易失性存储单元102写入固定信息或者读取102单元的计时信息等；

第二，通过控制单元104切断102单元的主电源供电，102单元自动切换到备用电源101继续运行时钟或保持内部数据，数秒钟后，103控制104提供102主电源；

第三，读取102单元的内部时钟信息或者第一步写入的固定信息，如果时钟计时正常或者第一步写入的信息没有丢失，则说明备用电池101单元工作正常；

第四，报告测试信息。

在本发明所述装置中，

备用电源101单元：主要是一些小型的电池，例如一般的3V/50mAH的纽扣电池或者可以循环充电的纽扣锂电池。对于实时时钟这类芯片，一块3V电量为25mAH的纽扣电池一般可以持续供电2年至3.5年。锂电池可以循环充电，可以工作更长久。在具体电路中，连接102单元的备用电源接口。

易失性存储单元102：可以是具有低电压保存数据的RAM或者实时时钟等芯片。以实时时钟为例。实时时钟芯片外围还需要32.768KHz的低频晶振和晶振电容。例如M41T11实时时钟的供电电压为2.5V-5.5V，正常工作时电流可达70-300uA，在备用电池供电的情况下，工作电流只有0.8uA左右。M41T11内部包含64bit×8的SRAM，前8个为实时时间记录单元，9-64为用户存储数据单元，可以保存一些重要数据。

一般实时时钟为了减小体积，大多采用两线的IIC接口或者三线的SPI接口。目前很多实时时钟芯片除了能够正常的提供秒、分、时、星期、日、月、年功能外，还提供几十个SRAM空间供CPU使用，只要主用电源和备用电源中有一个有效，就不会丢失数据。

一般实时时钟芯片的供电电压根据型号的不同，可以分为1.8V、3.3V和5V等多种类型。以实时时钟为例，内部也带有易失性的RAM，外围还包括低频晶振(一般是32.768KHz)、实时时钟芯片组成的一个计时单元，供微处理器单元103获取基准时间。102单元在具体电路中与101、103和104单元都有连接，101为其提供备用电源，103和其交互数据信息，104控制其主电源的通断。

微处理器单元103：主要完成读写102单元的数据信息，控制104单元通断102单元的主用电源。要求微处理器单元和102单元通信接口兼容。在图2中，主要通过IIC与102单元通信；通过控制104单元Q1的通断来通断102单元的主用电源VCC。

控制单元104：本单元主要是103单元的执行部分，通过Q1的通断控制102单元的主电源，协助完成易失性存储器的测试。104电路的具体形式如图2所示。此电路的特点是有一个NPN三极管Q1，基极受微处理器1O引脚控制，如果引脚为高电平，Q1的集电极和发射极就导通，VCC电压经过R2的降压之后预计只有0.3V左右，不足以维持实时时钟芯片工作或者低压RAM保持数据，实时时钟内部会自动切换到备用电池BT1供电，进入低功耗工作模式。

在切断主电源前微处理器读写实时时钟内部的数据，经过一段时间后，数秒钟后，再次提供主用电源(Q1基极为低电平，Q1截止)，再次读取实时时钟的数据，对两次数据进行对比，如果是时间数据就看实时时钟是否正常工作或者易失性存储器数据是否丢失即可判断备用电池是否仍然有效。如果是写入的临时数据，就看写入的数据和读出的数据是否一致，其测试流程见图3。

Claims (6)

1.一种用于小电量备用电池的功能测试装置，其特征在于，包括：

备用电源单元(101)，易失性存储单元(102)，微处理器单元(103)，控制单元(104)；

所述备用电源单元(101)通过备用电源接口与易失性存储单元(102)连接，在主用电源故障或者掉电的情况下，易失性存储单元(102)自动切换到备用电源(101)进行供电；

所述易失性存储单元(102)，用于提供数据的长期保存功能和计时功能，与备用电源单元(101)，控制单元(104)连接，通过并行或串行接口与微处理器单元(103)相连；

所述微处理器单元(103)，用于控制控制单元(104)接通和切断易失性存储单元(102)的主用电源和读写102单元内部RAM信息；

所述控制单元(104)，接收、协助微处理器单元(103)控制。

2.如权利要求1所述的用于小电量备用电池的功能测试装置，其特征在于：

所述备用电源单元是小型的电池，可以是3V/50mAH的纽扣电池或者可以是循环充电的纽扣锂电池。

3.如权利要求1所述的用于小电量备用电池的功能测试装置，其特征在于：

所述易失性存储单元，可以是具有低电压保存数据的RAM或者实时时钟。

4.如权利要求3所述的用于小电量备用电池的功能测试装置，其特征在于：

所述实时时钟芯片外围还需要32.768KHz的低频晶振和晶振电容；

所述实时时钟芯片多采用两线的IIC接口或者三线的SPI接口。

5.如权利要求1所述的用于小电量备用电池的功能测试装置，其特征在于：

所述控制单元，有一个NPN三极管和一个限流电阻，所述微处理器单元通过该三极管的通断，来控制易失性存储单元的主电源通断。

6.一种用于小电量备用电池的功能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步骤，向易失性存储单元(102)写入固定信息或者读取其计时信息；

第二步骤，通过控制单元(104)切断易失性存储单元(102)的主电源供电，易失性存储单元(102)自动切换到备用电源(101)继续运行时钟或保持内部数据，过一段时间后，微处理器单元(103)控制控制单元(104)提供给易失性存储单元(102)主电源；

第三步骤，读取易失性存储单元(102)的内部时钟信息或者读取第一步写入的固定信息，如果时钟计时正常或者固定信息没有丢失，则备用电池(101)单元工作正常；

第四步骤，报告测试信息。

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