背景介绍
随着智能手机和平板电脑快充技术的迅猛发展，充电管理芯片（Charger IC）在终端设备中的作用愈发关键。主要负责为锂电池充电，并支持多种工作模式，如电池充电、系统供电、以及两者并行供电等。当前主流快充协议（如USB PD3.1、PD3.0、PPS等）支持高达20V电压输出，对测试设备的电压范围、精度和响应速度提出了更高要求。本文旨在以更高效的资源利用率满足主流充电管理芯片的测试需求。
目前市场主流快充技术正向更高功率演进，尤其是安卓阵营，工作电压普遍在 20V，以满足 100W 甚至更高功率的充电需求。这些芯片普遍支持 USB PD3.0/3.1、PPS、QC5、SCP、VOOC 等多协议，具备 3.6V~20V 动态调压能力，最大电流可达 5A 甚至更高。
表1.主流快充协议概况
常规的充电管理芯片包含电压精度、充电电流精度、过压/过流保护和充电协议等关键测试；未来随着充电技术的发展和需求的提升，对充电管理芯片测试及测试设备提出了更多挑战：
·更宽的供电范围及更高的电压电流精度
·更高的供电稳定性及优异的动态响应
·具备实时监测及快速有效应对异常电压，电流的保护机制
图1. 典型充电管理芯片模块框图
解决方案概述
XPS256与XPS128+HV 都是 V93000 EXA Scale 平台上的电源板卡。其中XPS256作为通用电源板卡，凭借其高精度电压电流能力、灵活通道管理、可编程斜率与带宽及模式无缝切换等卓越的性能广受市场认可。在此基础上，爱德万测试进一步推出 XPS128+HV——集成 128个通道的高压电源板卡，其在原有能力基础上增加了最高24V的电压量程，专为充电管理芯片的测试场景量身打造。
XPS128+HV 四象限电压/电流能力
图2. XPS128+HV电压/电流能力规格
XPS128+HV凭借 -10 V 至 +24 V 的宽压覆盖与 ±150 µV 超高精度，完整匹配主流厂商的快充协议所需的全部电压/电流测试规格，可对充电管理芯片进行精准、高效的高压测试。
图3. XPS128+HV在24V高电压档位可以满足充电管理芯片的OVP测试需求
Xtreme Regulation™技术
XPS128+HV以及XPS系列板卡的出色的性能离不开Xtreme Regulation™技术的数字反馈回路设计，Xtreme Regulation™技术可以为充电管理芯片提供更加灵活的测试能力：
图4. Xtreme Regulation™技术各项功能
·Gang-on-the-fly : 可以灵活合并及拆分并联的通道，提高测试通道在不同测试场景下的利用率。
·可编程的斜率及带宽：允许用户根据实际待测芯片的需要调整斜率及带宽
·VI Profiling：强大的连续电流和电压的采集功能实现对测试过程中的变化的精准实时监控
·不同模式下的无缝切换：支持在电压及电流模式下的无缝切换而不需要断开资源，提供可观的测试效率
Fast Current Clamp 技术
Fast Current Clamp是爱德万测试的专利技术，具有Per-Channel 极速电流钳位功能为负载板器件、探针针尖和测试底座提供<2us的零损伤硬件保护, 具备实时监测及快速有效应对异常电压，电流的保护机制。
图5. Per-Channel 极速电流钳波形
实际应用案例分享
适配充电管理芯片多引脚的电流均衡(current balancing)与CRES接触阻抗测试
在大电流的测试场景下，电流往往被多个同名引脚分摊，当量产过程中一旦发生某些管脚与探针接触异常的问题，容易发生电流集中在其余管脚而导致的过热烧针的风险，下面展示了针对此类场景的防控，利用XPS128+HV板卡的特性实现对接触阻抗监控以及均衡电流的应用案例。
图6. VBUS多引脚示意图
充电管理芯片在VBUS端口采用多个引脚（如VBUS1与VBUS2各含3个ball）以分担大电流负载。然而传统的“Normal Gang XPS”或“Individual XPS”架构难以实现精确的电流均衡与接触电阻测量。
图7. 传统GANG架构
Normal Gang是Force和Sense在DUT board芯片近端短接，Individual是完全地独立资源，上述的两种架构均无法实现电流均衡。
图8. 新颖的独立GANG架构
本方案通过“Independent FORCE Ganging”架构，将每个XPS128+HV的FORCE线独立连接至芯片管脚（引脚），同时将3个SENSE线短接至芯片近端(即Vset)的硬件连接方案，可实现：
· 通过Gang on the fly模式可以精确测量每个引脚的CRES；
· XPS系列板卡内置电流均衡器，实时监控电流分布，确保电流均衡IR1=IR2=IR3；
· 在异常（如接触不良、开路）情况下XPS128+HV会自动断电，保护探针卡(Probe Card)。
接触阻抗CRES测试验证
图9. 接触阻抗测试示意图
CH1 和 CH2使用Gang On the Fly模式。CH1 施加 0V 电压，CH2 施加电流I_force，然后测量 CH1 电流 I_fly 和 V_fly可得出 R1+R2接触阻抗，实现对管脚之间的接触阻抗监控。
高压快充模式下的均衡电流(current balancing)
下面展示在高压快充模式，实际测得6个Gang Channel的电流，结果表明使用Independent FORCE Ganging的架构可以使6个通道实现电流均衡且电流精度高达1mA，测试结果如下：
图10. Per-Channel电流波形
在高压快充模式下，XPS128+HV为VBUS提供16.2V工作电压和0.8A电流，其6个Channel的平均电流在0.1333A，实现优异的电流均衡（最大最小差值<1 mA）
总结
本测试方案采用XPS128+HV板卡搭载V93000 EXA Scale平台，显著降低了测试成本与系统复杂度。其核心优势包括：
· 资源优化：XPS128+HV板卡具备128通道数，可用更少的卡数支持更多同测数，节省硬件投入；
· 电压档位丶精度：XPS128+HV板卡提供-10V至+24V高电压档位和±150μV的高电压精度，满足主流充电管理芯片和电压管理芯片的测试需求；
· 电流均衡(current balancing)：Independent FORCE Ganging提供电流均衡能力的同时电流精度可达到<1 mA，提升测试精度；
· 高兼容性：XPS128+HV板卡完全兼容XPS 板卡系列（XPS258/128），为使用者提供更灵活的测试。
· 软硬件协同：Xtreme Regulation™具备Gang-on-the-fly、可编程的斜率及带宽、电压电流的Profiling和无缝切换，为充电管理芯片提供高效、灵活且精准的测试解决方案；同时Fast Current Clamp具有Per-Channel 极速电流钳位功能为负载板器件、探针针尖和测试座提供 <2us的零损伤硬件保护。
该方案已在多个项目中成功验证，展现出优异的性能与可靠性，是当前充电管理芯片(charger IC)测试领域中极具性价比的解决方案。
Reference Official URL
Apple : https://support.apple.com/zh-cn/102574
Google : https://www.google-mobile.cn/?product=pixel-9
Samsung: https://www.samsung.com/tw/smartphones/galaxy-s24-ultra/specs/
Xiaomi : https://www.mi.com/mi12s-pro
Huawei : https://consumer.huawei.com/cn/phones/mate70-pro/specs/
OPPO : https://www.oppo.com/cn/discover/technology/supervooc/
vivo : https://www.vivo.com.cn/brand/news/detail?id=146&type=1
https://www.ti.com.cn/zh-cn/product-category/battery-management-ics/battery-charger-ics/products.html
