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1、大電流恒流源放電回路及其分析摘要:在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天,各種大容量可高倍率放電的電池的需求量越來越多,在使用前,都需要放電測試,而通常的測試設(shè)備電流值太小,如何實現(xiàn)大電流恒流放電,同時又經(jīng)濟(jì)、安全、可靠,大電流和小電流放電對電路的要求差別很大,放電回路需要重點考慮。本文針對大電流恒流放電回路進(jìn)行設(shè)計,并對其實際問題進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞:恒流源放電0引言隨著電池使用的迅速增長,對電池產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。在電子信息時代,對移動電源的需求快速增長,對高容量、大電流工作的電池的需求越來越大。特殊的大容量可高倍率放電的電池的使用也越來越多
2、。因此電池廠也就需要大電流的電池檢測設(shè)備。本文根據(jù)電池的特點,設(shè)計了放電電流可達(dá)50A的放電電路。此電路經(jīng)濟(jì)、實用,簡單、安全、可靠。1恒流放電機(jī)理此電路需要實現(xiàn)的功能是可以穩(wěn)定的恒流,放電電流范圍:1A~50A分200mA級可設(shè)置。要實現(xiàn)這兩個功能,其組成部分應(yīng)該有控制回路和放電回路兩部分構(gòu)成。1.1控制回路放電的方式為恒流放電,根據(jù)需要設(shè)置電流,根據(jù)需要送來的控制數(shù)據(jù),對電池放電進(jìn)行實時控制。電流值從1A到50A可調(diào)。要實現(xiàn)50A這么大的電流,考慮管子的選取以及散熱的需求,一路放電回路很難實現(xiàn),因此采用兩路并聯(lián)的放電回路實現(xiàn),要控制這兩路
3、并聯(lián)的回路,根據(jù)顯示要求電流并不需要連續(xù)可調(diào),可以采用數(shù)字電位器9312提供可控的電位給放電回路。此電路實現(xiàn)的功能是可以穩(wěn)定的恒流,放電電流范圍:1A~50A分200mA級可設(shè)置。要實現(xiàn)這兩個功能,其組成部分應(yīng)該有控制回路和放電回路兩部分構(gòu)成。根據(jù)實際需要的設(shè)定,控制數(shù)字電位器9312向運放TL062提供需要的電位。實現(xiàn)放電電流分級設(shè)置,每級為200mA。1.2恒流放電回路如果恒流放電時的電流不夠穩(wěn)定,對電池的測試有影響,因此恒流源電路采用負(fù)反饋恒流源電路,如圖所示,由運算放大器、基準(zhǔn)電壓源和大電流MOS管負(fù)載組成,它的電流由基準(zhǔn)電壓決定,運
4、放電路工作在負(fù)反饋放大狀態(tài)[1]。MOS管工作在放大區(qū)。根據(jù)需要對電流值進(jìn)行預(yù)制,采用合適的處理器輸出相應(yīng)的數(shù)字信號,通過數(shù)字電位器的基準(zhǔn)電壓,壓控恒流源輸出相應(yīng)的電流,壓控恒流源時閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng),實現(xiàn)恒流,電流需要采樣后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換反饋到處理器,處理器根據(jù)反饋信號調(diào)整控制信號[2]。使用此種負(fù)反饋,實際測試時,放電電流測量準(zhǔn)確度可達(dá):±(0.5FS+0.3RD)%,實際電流表讀數(shù)與顯示測量小數(shù)點后一位有效數(shù)字相同。此壓控恒流源電路采用雙運放和兩個獨立控制的MOS管組成,電流大小由運放的同相輸入端決定,因電流較大故采用兩組獨立工作的電路。在多
5、個電池同時放電時,采用循環(huán)采樣的方式,采樣電池兩端的工作電壓和兩路放電電阻上的電壓;電流采用計算的方法獲得,采樣放電電阻的電壓,電流由電壓和電阻計算得到,由于電阻的值不一定很一致,可以采用軟件校準(zhǔn)。采樣完成后將數(shù)據(jù)送回主控制板后對電流進(jìn)行實時控制。經(jīng)實驗驗證,此電路穩(wěn)定性很好,在50A電流放電時每路的電流都很穩(wěn)定。MOS管采用IRF3710,IRF3710參數(shù):RDS(ON)=0.025ID=57A,V2GS:±20V[3]。只要采取足夠的散熱措施,IRF3710完全可以滿足需要。要在短時間將電池能量釋放出來,對散熱設(shè)備的設(shè)計需要充分考慮。M
6、OS管與散熱器之間可以采用導(dǎo)熱絕緣的鋼片,因為此電路是大電流放電,會在短時間內(nèi)將電池能量以熱能的形式釋放,因此在使用時還需要考慮采用風(fēng)扇散熱。在進(jìn)行采樣設(shè)計時,要考慮到兩路電路很難做到完全對稱,電流采樣采用兩路分別采樣,在10A以下,單路導(dǎo)通,10A以上,兩路同時導(dǎo)通。由于電流很大,不能直接采樣,需要接采樣電阻R13和R28,放電回路的R1和R30的阻值很小,在62mΩ左右,采用鏮銅絲做成,由于此部分不能做到完全一致,因此計算的電流不準(zhǔn),這方面需要通過軟件校準(zhǔn)。通過軟件校準(zhǔn)后,工作情況良好,達(dá)到實際需要和精度要求。2結(jié)語此回路采用兩個數(shù)字電位
7、器實現(xiàn)對放電電流的控制,采用壓控恒流源負(fù)反饋電路實現(xiàn)大電流放電功能。使用并聯(lián)回路,如果需要更大電流時,可以再并聯(lián)恒流源回路。在控制過程中采用需要的處理器,合理設(shè)計接口電路和解決散熱問題,就可以使用在各種大電流放電的電池檢測設(shè)備中。參考文獻(xiàn):[1]崔玉文,艾學(xué)忠,楊瀟.實用恒流源電路設(shè)計[J].電子測量技術(shù).2002年第五期:25-26.[2]李婷婷,李洪波.數(shù)控大功率精密恒流源設(shè)計[J].通信電源技術(shù).2006年9月.第23卷第5期:35-37.[3]IRF3710.www.21icsearch.com.2