TIDA-01040 大电流电池测试设备参考方案

大家好！我是德州仪器的 升压电源应用工程师Jasper

首先感谢大家观看本视频

本视频介绍我们发布的一个参考设计

参考设计的型号是

TIDA-01040

方案的目标是大电流电池检测设备的

电池充放电控制和检测

锂离子电池的生产流程

主要分为3个阶段

首先是电极的涂布

接着是电极的合成

最后是电池的化成和测试分容

电池的化成过程

可以分为3个阶段

小电流的初始化阶段

恒流充电阶段和最后的恒压充电阶段

电池的化成过程

会影响到电池的寿命、容量和内阻

所以需要精确的控制

化成过程中的电流和电压

目前普遍要求控制精度在万分之一

到万分之五之间

测试分容同样需要精确地控制

控制电流和电压

右图是电池测试系统的部分框图

其中试验电池充放电功率转换

和电流、电压控制的电路

汇于红色框内

包括有升压或降压的DC-DC控制器

功率MOS管、电流和电压采样和控制

温度检测等等功能

参考设计TIDA-01004

针对这些要求提供了TI的准确方案

设计的目标电流能力为50A

控制精度万分之一

并且提供 PC 界面

方便用户输入指令

并且观察电池的状态

参考设计电路的系统框图

如图中所示

框图中 左边的部分

是基于 [inaudible] 5170设计的

电流双向流动的升压或者降压

变换器

变换器的高压侧电压一般为14V

低压侧电压为锂离子电池的0-5V

给电池充电时 变换器工作在降压模式

功率方向从母线得到电池

给电池放电时 电流变换器 工作在升压的模式

功率方向由电池流向母线

框图中间是电压和电流控制电路

启用模拟电路采样电池电压和电流

并将电压和电流控制为

等于给定的指令

右边为DAQ和DAC电路

DAQ将电压电流

以及其他的模拟数据

显示在PC界面中

而DAC则将指定的信号

转化为模拟电路信号

输入到电压电流控制环中

右边器件为参考设计中

使用的TI产品

参考设计中的不同功能

基本都能在TI上找到相应的器件

和解决方法

对于参考设计

TI官网上有基于 [inaudible] 的仿真电路

对稳态、瞬态波形

以及波特图进行仿真

评估电路的可行性

图4为参考设计的评估板

同样 可以在TI.com上

找到相应的原理图和PCB文件

还可以通过TI的现场应用工程师

申请评估板

PCB的布局 上半部分为控制电路

下半部分为功率的变换电路

控制电路和功率变换电路的分开

可以防止控制电路受到温度

以及开关造成的影响

提高控制精度

左图是不同的电流调节下的

控制精度的测试结果

在0A - 50A的条件下 电流的精度

满量程精度在万分之一以内

中间图为电压环的控制精度

的测试结果

在1V-4.5V的控制电压条件下

电压精度同样在万分之一以内

右图为恒流控制到恒压控制的切换

首先 参考设计工作在

恒流的充电阶段

电池电压等于设定的电压

设定了电压值之后 自动切换到

恒压的充电阶段

电池电压 电池电流

逐渐地减少到零

以上便是视频的全部内容

感谢大家观看

详细的原理图和测试结果

可以在第一个链接中找到更多内容

有关的技术问题 可以在1 -to-1 上

发帖提问

24小时内有相应的工程师

回答大家的问题

感谢大家的观看

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TIDA-01040

方案的目标是大电流电池检测设备的

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主要分为3个阶段

首先是电极的涂布

接着是电极的合成

最后是电池的化成和测试分容

电池的化成过程

可以分为3个阶段

小电流的初始化阶段

恒流充电阶段和最后的恒压充电阶段

电池的化成过程

会影响到电池的寿命、容量和内阻

所以需要精确的控制

化成过程中的电流和电压

目前普遍要求控制精度在万分之一

到万分之五之间

测试分容同样需要精确地控制

控制电流和电压

右图是电池测试系统的部分框图

其中试验电池充放电功率转换

和电流、电压控制的电路

汇于红色框内

包括有升压或降压的DC-DC控制器

功率MOS管、电流和电压采样和控制

温度检测等等功能

参考设计TIDA-01004

针对这些要求提供了TI的准确方案

设计的目标电流能力为50A

控制精度万分之一

并且提供 PC 界面

方便用户输入指令

并且观察电池的状态

参考设计电路的系统框图

如图中所示

框图中 左边的部分

是基于 [inaudible] 5170设计的

电流双向流动的升压或者降压

变换器

变换器的高压侧电压一般为14V

低压侧电压为锂离子电池的0-5V

给电池充电时 变换器工作在降压模式

功率方向从母线得到电池

给电池放电时 电流变换器 工作在升压的模式

功率方向由电池流向母线

框图中间是电压和电流控制电路

启用模拟电路采样电池电压和电流

并将电压和电流控制为

等于给定的指令

右边为DAQ和DAC电路

DAQ将电压电流

以及其他的模拟数据

显示在PC界面中

而DAC则将指定的信号

转化为模拟电路信号

输入到电压电流控制环中

右边器件为参考设计中

使用的TI产品

参考设计中的不同功能

基本都能在TI上找到相应的器件

和解决方法

对于参考设计

TI官网上有基于 [inaudible] 的仿真电路

对稳态、瞬态波形

以及波特图进行仿真

评估电路的可行性

图4为参考设计的评估板

同样 可以在TI.com上

找到相应的原理图和PCB文件

还可以通过TI的现场应用工程师

申请评估板

PCB的布局 上半部分为控制电路

下半部分为功率的变换电路

控制电路和功率变换电路的分开

可以防止控制电路受到温度

以及开关造成的影响

提高控制精度

左图是不同的电流调节下的

控制精度的测试结果

在0A - 50A的条件下 电流的精度

满量程精度在万分之一以内

中间图为电压环的控制精度

的测试结果

在1V-4.5V的控制电压条件下

电压精度同样在万分之一以内

右图为恒流控制到恒压控制的切换

首先 参考设计工作在

恒流的充电阶段

电池电压等于设定的电压

设定了电压值之后 自动切换到

恒压的充电阶段

电池电压 电池电流

逐渐地减少到零

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