系統(tǒng)工作原理
上圖主要包含兩個功能:一是對電池充電,二是對電池放電,這由AD8450/1和ADP1972的模式信號決定。每個功能有兩種模式:恒流 (CC)模式和恒壓(CV)模式。兩個DAC通道控制CC和CV設定點。CC設定點決定充電和放電兩個功能的CC模式下環(huán)路中有多少電流。CV設定 點決定環(huán)路從CC進入CV時的電池電位,同樣適用于充電和放電兩個功能。
精密模擬前端和控制器AD8450/1利用內(nèi)部差動放大器PGDA測量電池電壓,并利用內(nèi)部儀表放大器PGIA和外部分流電阻(RS )測量電池上的 電流。然后,它通過內(nèi)部誤差放大器和外部補償網(wǎng)絡(用于確定環(huán)路功能是CC還是CV),將該電流和電壓與DAC設定點相比較。在該模塊 之后,誤差放大器的輸出進入PWM控制器ADP1972,以確定MOSFET功率級的占空比。后是構成完整環(huán)路的電感和電容。本部分的說明 針對充電和放電兩個功能,因為ADP1972是降壓和升壓PWM控制器。
本方案中,ADC獲得環(huán)路電壓和電流的讀數(shù),但它不是控制環(huán)路的一部分。掃描速率與控制環(huán)路的性能無關,因此一個ADC就能測量多 通道系統(tǒng)中大量通道的電流和電壓。DAC也是如此,因而可以使用低成本DAC來設置多個通道。此外,單個處理器只需控制CV和CC設定 點、工作模式及管理功能,因而它可以與許多通道接口。
系統(tǒng)性能
ADI公司制作了ADP1972和AD8450演示板如下圖,可以用來驗證其效率和精度。對于該異步降壓和升壓電源系統(tǒng),直流母線輸入為12 V, 大充電/放電電流為20 A。
基于AD8450/1和ADP1972的鋰電池測試解決方案
效率:在大額定值、20 A CC模式(充電和放電功能均如此)及3.3 V負載條件下,演示板的效率約為90%。為實現(xiàn)這一數(shù)值,體外二極管、 分流電阻、電感和MOSFET均經(jīng)過優(yōu)化。
精度:校準初始精度之后,電流的精度包括溫漂、全電流范圍(0 A至20 A)內(nèi)的線性度、短期穩(wěn)定性(噪聲)和全電壓范圍(0 V至3.6 V)內(nèi)的 CMRR。在演示板上驗證的結果是,該ADI解決方案的典型電流精度為0.01%以下(25°C ± 10°C)。對電壓精度可以進行類似的分析,經(jīng)過此演示板驗證,它同樣在0.01%以下。