随着智能无线设备和电动汽车的快速发展,锂电池的市场需求越来越广,生产制造效率也越来越高,由于节能减排的需要,锂电池化成也正大量采用能量回馈的形式,实现节能环保。
如何更准确地进行化成分容测试?
为了更准确的获得锂电池的容量,对锂电池的充放电的电流电压测量的误差要求也显著提高,许多客户需要达到万分之五到万分之一的误差精度,这样,对整个测量控制电路中的放大器,ADC,DAC的误差要求也相应提高。
一般来说,一个完整的能量回馈型的锂电池化成分容测试设备,分为3级结构。如下图:
第一级为220、380VAC到400-500VDC的双向变换器,第二级为400VDC到12VDC的双向变换器,第三级为12VDC到5VDC的双向变换器,直接对电池进行充放电。具体的功率取决于电池充放电大小和电池的数量。采用TI的C2000TMS320F280XX,就很容易的实现第一级和第二级的功能,并且,可以把第一级和第二级合并,直接实现220VAC到12VDC的模式,进一步降低陈本。
对于第三极12VDC到5VDC的双向变换器,通常采用模拟环路控制方案,继续往下看,我们会给各位介绍一种C2000的数字方案介绍。
上图是TI的模拟环路控制方案参考设计,也是目前大多数客户采用的一种性价比比较高的分立器件方案。TL594实现PWM控制,LM5106为半桥MOSFET驱动,LM5060为电池防反接控制。高精度电流电压采集和环路调节,主要是INA225和OPA180实现。INA225是TI的专用电流检测放大器,集成了外部的增益电阻,提供固定的增益输出,在简化电路的同时提供非常好的温飘特性;并且,INA225是自动的实现双向电流检测,无需额外控制信号,使用非常方便。
OPA180为自稳零,低温飘运放,做PID调节和CV,CC控制。外部ADCADS1248是24位D-SADC,用于采集充放电的电压电流,不参与环路控制。一个ADS1248可以同时测量4路电池充放电的电流电压,如果加外部开关切换,可以测量更多,实现更好的性价比。
DAC80004是16位DAC,用来设定充放电的电压电流,其零点误差小于2mV,可以实现更低的充电电流门限设置。
这个参考设计的关键是温飘的控制,选用低温飘特性的放大器,电阻尤其重要,TI的INA225,INA240都是非常好的低温飘电流检测专用放大器,增益误差的温飘小于2.5ppm。并且,采样电阻的温飘也直接决定了系统的温飘性能,20ppm的采样电阻已经非常好了,在采样电流时,电阻是一个功率热源,会显著造成周围PCB的温升,更恶化了温度的影响,所以,采样电阻的PCB布板非常重要。