<meter id="pryje"><nav id="pryje"><delect id="pryje"></delect></nav></meter>
          <label id="pryje"></label>

          新聞中心

          EEPW首頁 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 低成本、高精度的電池測(cè)試設(shè)備數(shù)字控制方案

          低成本、高精度的電池測(cè)試設(shè)備數(shù)字控制方案

          作者: 時(shí)間:2021-12-27 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

          電池測(cè)試設(shè)備,是鋰離子電池生產(chǎn)線后處理系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié),對(duì)于鋰離子電池的質(zhì)量至關(guān)重要。電池測(cè)試設(shè)備的核心功能是對(duì)鋰離子電池進(jìn)行高精度的恒流或恒壓充放電,傳統(tǒng)的控制方法以使用分立器件搭建的模擬控制方案為主。相比于傳統(tǒng)的模擬控制方案,采用TI的C2000?為核心實(shí)現(xiàn)的數(shù)字控制方案,由于其低成本、高精度、更靈活、保密性較好等優(yōu)點(diǎn),將成為未來電池測(cè)試設(shè)備主流的發(fā)展方向。本文中,將詳細(xì)介紹如何通過TI的C2000?數(shù)字控制方案,有效降低系統(tǒng)成本,并保證極高的電流、電壓控制精度。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202112/430591.htm

          1   低成本

          采用TI的C2000數(shù)字控制方案的典型結(jié)構(gòu)如圖 1所示:電流/電壓放大器對(duì)電池充放電的電流/電壓進(jìn)行采樣,通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并送入C2000?中,C2000根據(jù)恒流或恒壓指令與采樣信號(hào)進(jìn)行環(huán)路計(jì)算,輸出一定占空比的PWM從而調(diào)節(jié)MOSFET的開關(guān),最終使得buck/boost變換器按照指令通過恒流或恒壓的方式對(duì)鋰電池進(jìn)行充放電。

          image.png

          圖1

          相比于模擬方案,由于電壓、電流指令和環(huán)路控制都在C2000中產(chǎn)生和完成,省去了高分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和誤差放大器,有效地降低了系統(tǒng)成本。

          TMS320F280049是具有100MHz主頻、256KB 閃存的 C2000? 32 位 MCU,通過高分辨率的16bit PWM,最多可以控制8個(gè)獨(dú)立通道的同步buck/boost變換器。采用TMS320F280049的數(shù)字控制方案,比傳統(tǒng)的模擬控制方案可以節(jié)省30%以上的BOM成本。

          此外,由于鋰離子電池在3C產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等諸多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用,各類鋰離子電池的電流往往差別很大。這導(dǎo)致了電池測(cè)試設(shè)備若采用模擬控制,往往需要根據(jù)電流大小選取不同的硬件方案,增加了研發(fā)周期與設(shè)備成本。如果采用C2000的數(shù)字控制方案,則可以在不改變硬件的前提下,在小電流或大電流模式間自由切換:在小電流時(shí),8各通道可以分別獨(dú)立運(yùn)行;在大電流時(shí),則將多個(gè)通道并聯(lián)運(yùn)行,以輸出更大的電流。

          image.png

          圖2

          如圖2所示,在多通道并聯(lián)運(yùn)行時(shí),每個(gè)通道都將采用同一個(gè)恒壓環(huán)路,恒流環(huán)路則各自獨(dú)立,只需將輸出并聯(lián)后就可以實(shí)現(xiàn)更大的輸出電流范圍。因此,相比于模擬控制,采用C2000的數(shù)字控制方案,可以在不改變硬件的條件下適應(yīng)更廣泛的測(cè)試場(chǎng)景,大大減少了設(shè)備成本。

          2   高精度

          通過校準(zhǔn),電池測(cè)試設(shè)備往往可以除去大部分初始系統(tǒng)誤差。剩余難以被校準(zhǔn)的誤差來源主要包括:電流檢測(cè)電阻的溫漂,電流、電壓檢測(cè)放大器的失調(diào)與增益溫漂、輸入共模電壓變化帶來的失調(diào),ADC的非線性度,基準(zhǔn)電壓源的溫漂。在本文中,按照±5°C的溫度變化范圍計(jì)算誤差值。

          電流檢測(cè)電阻:

          電流檢測(cè)電阻的溫漂是總系統(tǒng)誤差的重要來源,對(duì)于CC控制,需要一個(gè)幾毫歐并且低溫度系數(shù)的高精度電流檢測(cè)電阻。本文采用高精密、電流感應(yīng)金屬條 SMD 功率電阻器,檢測(cè)電阻的阻值為5m?,溫漂值為10 ppm。那么,由于電流檢測(cè)電阻的溫漂造成的誤差為50ppm。

          電流檢測(cè)放大器:

          為了減小大電流造成的溫升和功率損耗,電流檢測(cè)電阻的阻值一般較小,因此電流檢測(cè)放大器的輸入差分信號(hào)一般不超過幾十毫伏,往往選擇儀表放大器進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。儀表放大器的誤差主要來源于以下兩個(gè)方面:環(huán)境溫度改變時(shí),失調(diào)電壓和增益的漂移;電池電壓改變時(shí),由于輸入共模電壓變化造成的失調(diào)電壓。因此,在選擇儀表放大器時(shí),應(yīng)該主要關(guān)注失調(diào)電壓漂移、增益漂移、CMRR等參數(shù)。表1為TI主推的幾款應(yīng)用于電池測(cè)試設(shè)備的儀表放大器的關(guān)鍵參數(shù):

          表1

          Specifications

          INA821

          INA828

          INA819

          INA188

          Vos max (μV)

          35

          50

          35

          55

          Drift (Max) (μV/C)

          0.4

          0.5

          0.4

          0.2

          Gain Error (% Max)

          0.15

          0.15

          0.15

          0.5

          Gain drift (ppm/°C) (G=1)

          5

          5

          5

          5

          CMRR (Max Gain) (Min) (dB)

          140

          140

          140

          118

          GBW (MHz) (G=1)

          4.7

          2

          2

          0.6

          INA821作為一款高精密、低漂移的儀表放大器,失調(diào)電壓漂移最大值為0.4 μV/°C,那么±5°C溫度偏移將會(huì)產(chǎn)生2 μV失調(diào)電壓,即40ppm滿量程誤差;增益漂移為5 ppm/°C,那么±5°C溫度偏移會(huì)產(chǎn)生25ppm誤差;共模電壓抑制比為140dB,那么輸入共模電壓范圍在0~5V變化時(shí),將產(chǎn)生0.5μV失調(diào)電壓。在10A充電電流下,滿量程采樣電阻的電壓信號(hào)為50mV,即輸入共模電壓變化帶來10ppm滿量程誤差。

          電壓檢測(cè)放大器:

          電壓檢測(cè)放大器的誤差來源同樣主要來源于失調(diào)電壓和增益的漂移,以及輸入共模電壓變化造成的失調(diào)電壓。因此,在選擇儀表放大器時(shí),同樣應(yīng)該主要關(guān)注失調(diào)電壓漂移、增益漂移、CMRR等參數(shù)。

          TLV07是一款成本敏感型、低噪聲、軌到軌輸出、精密運(yùn)算放大器,失調(diào)電壓漂移的典型值為0.9 μV/°C,那么±5°C溫度偏移將會(huì)產(chǎn)生4.5μV失調(diào)電壓,即1ppm滿量程誤差;增益漂移主要受輸入電阻與反饋電阻的漂移誤差的影響,在這里取5 ppm/°C,那么±5°C溫度偏移會(huì)產(chǎn)生25ppm誤差。共模電壓抑制比最小值為104dB,那么輸入共模電壓范圍在0~5V變化時(shí),將產(chǎn)生31.5μV失調(diào)電壓,即6ppm滿量程誤差。

          模數(shù)轉(zhuǎn)換器及基準(zhǔn)電壓源:

          模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的誤差主要是由于非線性度和基準(zhǔn)電壓源的漂移造成的。ADS131M08是24位、32kSPS 、8通道同步采樣的Δ-Σ高精度ADC,由于ADS131M08是差分輸入,可以有效減小由于各通道間串?dāng)_引起的誤差。從數(shù)據(jù)表中可以查到,ADS131M08的非線性度INL僅為7.5ppm滿量程誤差。如果采用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源,溫漂最大值為20 ppm/°C,那么±5°C溫度偏移會(huì)產(chǎn)生100ppm誤差。如果采用外部基準(zhǔn)電壓源REF2025,溫漂最大值僅為8 ppm/°C,那么±5°C溫度偏移誤差將會(huì)降至40ppm。

          誤差匯總:

          根據(jù)以上分析,將各誤差來源造成的誤差值匯總,即可計(jì)算得到在恒流、恒壓控制時(shí),電池測(cè)試設(shè)備的系統(tǒng)總誤差如表2所示??梢钥吹?,采用C2000的數(shù)字控制方案,電流和電壓誤差范圍都在萬二以內(nèi),達(dá)到了極高的控制精度。

          表2

          電流誤差

          電壓誤差

          誤差來源

          滿量程誤差

          誤差來源

          滿量程誤差

          分流電阻溫漂

          50   ppm

          分流電阻溫漂

          50   ppm

          INA821失調(diào)溫漂

          40   ppm

          TLV07失調(diào)溫漂

          1   ppm

          INA821增益溫漂

          25   ppm

          TLV07增益溫漂

          25   ppm

          INA821   CMRR

          10   ppm

          TLV07   CMRR

          6   ppm

          ADS131M08非線性度

          7.5   ppm

          ADS131M08非線性度

          7.5   ppm

          REF2025   電壓溫漂

          40   ppm

          REF2025   電壓溫漂

          40   ppm

          總誤差

          0.017%

          總誤差

          0.013%

          綜上所述,在電池測(cè)試設(shè)備中采用TI的C2000數(shù)字控制方案,在降低系統(tǒng)成本的同時(shí),可以保證極高的電流、電壓控制精度,非常適合在各類電池測(cè)試方案中的應(yīng)用。



          關(guān)鍵詞:

          評(píng)論


          相關(guān)推薦

          技術(shù)專區(qū)

          關(guān)閉
          看屁屁www成人影院,亚洲人妻成人图片,亚洲精品成人午夜在线,日韩在线 欧美成人 (function(){ var bp = document.createElement('script'); var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0]; if (curProtocol === 'https') { bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js'; } else { bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js'; } var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(bp, s); })();