电子负载中的CC模式如何运用?
01 用电子负载CC模式测试的优势
蓄电池和直流电压源是现在常用的电源,广泛应用在手机、相机、小家电甚至汽车上。在蓄电池的生成测试环节,需要测试蓄电池的电池容量、循环寿命、充放电时间等参数,以保障产品的性能。而在这些测试过程中,往往需要让蓄电池以指定的电流恒流放电。在传统的生产中,由于蓄电池放电会造成电池两端的电压不断下降,如果要维持输出恒定电流,我们就需要不断地减小放电电阻。这很难通过人工的手动操作来精确控制,但使用电子负载的恒流模式就可以完美解决这个问题,既可以减少工人的工作量,也能提高测试的精度。同样的测试中,在手动测量电压源时,我们常常需要调整负载电阻值,来实现不同电流电压的输出,十分繁琐。利用直流电子负载的CC模式之后,可以简单地控制电流,就可以实现电压源的电压测试。
IT8300系列直流电子负载
02 电子负载CC模式原理
恒流模式是电子负载让输出源持续输出一个不受输出源电压影响的恒定电流,其工作原理如图2所示。图中UL是外加的负载电压,IL是直流电子负载提供的负载电流,Eref是基准电压,RD是检测电阻,由于负载电流IL=Eref/RD,而电阻RD固定不变,所以负载电流IL只与基准电压Eref的大小有关而与负载电压UL无关。负载电流IL流经电阻RD得到的电压作为误差放大器A的一个信号,可变基准电压Eref作为误差放大器A的另一个信号,改变基准电压Eref的值可通过误差放大器A来控制流过功率晶体管Q上的负载电流的大小。若基准电压Eref保持在某一值上,则无论负载电压UL如何变化,负载电流IL都维持在一个恒定的电流值。
图2:CC模式原理
03 电子负载CC模式在电池测试中的应用
锂电池循环寿命测试方案
在电池生产中,电池的循环寿命是电池测试中的重要环节。以GJ-156192-2S1P 5000mAh聚合物锂离子电池为例,电池容量:5000mAh;额定电压:7.4V;充电上限电压:8.74V;充电模式为恒流恒压充电至8.4V(标准,0.2C);放电模式为恒流恒压放电至5.5V;为了测试电池的循环寿命,需以0.2C充电至8.4V再用0.2C放电至5.5V,当放电电容电量降至初始容量的80%,则认定整个过程的时长为该电池的循环寿命。
为了实现此目的,我们需要的仪器为:SPD3000X系列可编程直流电源,SDL1000X电子负载和一台PC。
测试的流程为:PC检测电子负载所测量的电池数据,对其分析电量是否达到8.4V;如达到8.4V,可直接控制电子负载进行放电,如未达到,则控制SPD3000X对电池进行充电,当电子负载检测到电池电压降至5.5V时,停止放电,判断电池放电容量:若大于80%,则PC控制电源为电池充电,充至8.4V后停止充电,再由电子负载继续放电,直到检测到放电电容量降至初始容量的80%,此测试结束,PC记录测试的次数。
由此可全程由程序控制电池循环寿命测试。
图3:电池循环次数测试流程图
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