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大电流恒流源放电回路及其分析

作者:武汉国电西高电气有限公司时间:2014-02-27 我要发布

关键词: 恒流源 放电

 摘要:在经济飞速发展的今天,各种大容量可高倍率放电的电池的需求量越来越多,在使用前,都需要放电测试,而通常的测试设备电流值太小,如何实现大电流恒流放电,同时又经济、安全、可靠,大电流和小电流放电对电路的要求差别很大,放电回路需要重点考虑。本文针对大电流恒流放电回路进行设计,并对其实际问题进行分析。 

  0 引言 
        随着电池使用的迅速增长,对电池产业化生产及产品质量提出了更高的要求。在电子信息时代,对移动电源的需求快速增长,对高容量、大电流工作的电池的需求越来越大。特殊的大容量可高倍率放电的电池的使用也越来越多。因此电池厂也就需要大电流的电池检测设备。本文根据电池的特点,设计了放电电流可达50A的放电电路。此电路经济、实用,简单、安全、可靠。 
        1 恒流放电机理 
        此电路需要实现的功能是可以稳定的恒流,放电电流范围: 1A~50A 分200mA级可设置。要实现这两个功能,其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 
        1.1 控制回路 放电的方式为恒流放电,根据需要设置电流,根据需要送来的控制数据,对电池放电进行实时控制。电流值从1A到50A可调。要实现50A这么大的电流,考虑管子的选取以及散热的需求,一路放电回路很难实现,因此采用两路并联的放电回路实现,要控制这两路并联的回路,根据显示要求电流并不需要连续可调,可以采用数字电位器9312提供可控的电位给放电回路。 
        此电路实现的功能是可以稳定的恒流,放电电流范围:1A~50A分200mA级可设置。要实现这两个功能,其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 
        根据实际需要的设定,控制数字电位器9312向运放TL062提供需要的电位。实现放电电流分级设置,每级为200mA。 
        1.2 恒流放电回路 如果恒流放电时的电流不够稳定,对电池的测试有影响,因此恒流源电路采用负反馈恒流源电路,如图所示,由运算放大器、基准电压源和大电流MOS管负载组成,它的电流由基准电压决定,运放电路工作在负反馈放大状态[1]。MOS管工作在放大区。根据需要对电流值进行预制,采用合适的处理器输出相应的数字信号,通过数字电位器的基准电压,压控恒流源输出相应的电流,压控恒流源时闭环负反馈系统,实现恒流,电流需要采样后经A/D转换反馈到处理器,处理器根据反馈信号调整控制信号[2]。使用此种负反馈,实际测试时,放电电流测量准确度可达:±(0.5FS+0.3RD)%,实际电流表读数与显示测量小数点后一位有效数字相同。 
        此压控恒流源电路采用双运放和两个独立控制的MOS管组成,电流大小由运放的同相输入端决定,因电流较大故采用两组独立工作的电路。在多个电池同时放电时,采用循环采样的方式,采样电池两端的工作电压和两路放电电阻上的电压;电流采用计算的方法获得,采样放电电阻的电压,电流由电压和电阻计算得到,由于电阻的值不一定很一致,可以采用软件校准。采样完成后将数据送回主控制板后对电流进行实时控制。经实验验证,此电路稳定性很好,在50A电流放电时每路的电流都很稳定。 
        MOS管采用IRF3710,IRF3710参数:RDS(ON)=0.025  ID=57A,V 
        GS:±20V[3]。只要采取足够的散热措施,IRF3710完全可以满足需要。要在短时间将电池能量释放出来,对散热设备的设计需要充分考虑。MOS管与散热器之间可以采用导热绝缘的钢片,因为此电路是大电流放电,会在短时间内将电池能量以热能的形式释放,因此在使用时还需要考虑采用风扇散热。 

  0 引言 
        随着电池使用的迅速增长,对电池产业化生产及产品质量提出了更高的要求。在电子信息时代,对移动电源的需求快速增长,对高容量、大电流工作的电池的需求越来越大。特殊的大容量可高倍率放电的电池的使用也越来越多。因此电池厂也就需要大电流的电池检测设备。本文根据电池的特点,设计了放电电流可达50A的放电电路。此电路经济、实用,简单、安全、可靠。 
        1 恒流放电机理 
        此电路需要实现的功能是可以稳定的恒流,放电电流范围: 1A~50A 分200mA级可设置。要实现这两个功能,其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 
        1.1 控制回路 放电的方式为恒流放电,根据需要设置电流,根据需要送来的控制数据,对电池放电进行实时控制。电流值从1A到50A可调。要实现50A这么大的电流,考虑管子的选取以及散热的需求,一路放电回路很难实现,因此采用两路并联的放电回路实现,要控制这两路并联的回路,根据显示要求电流并不需要连续可调,可以采用数字电位器9312提供可控的电位给放电回路。 
        此电路实现的功能是可以稳定的恒流,放电电流范围:1A~50A分200mA级可设置。要实现这两个功能,其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。 
        根据实际需要的设定,控制数字电位器9312向运放TL062提供需要的电位。实现放电电流分级设置,每级为200mA。 
        1.2 恒流放电回路 如果恒流放电时的电流不够稳定,对电池的测试有影响,因此恒流源电路采用负反馈恒流源电路,如图所示,由运算放大器、基准电压源和大电流MOS管负载组成,它的电流由基准电压决定,运放电路工作在负反馈放大状态[1]。MOS管工作在放大区。根据需要对电流值进行预制,采用合适的处理器输出相应的数字信号,通过数字电位器的基准电压,压控恒流源输出相应的电流,压控恒流源时闭环负反馈系统,实现恒流,电流需要采样后经A/D转换反馈到处理器,处理器根据反馈信号调整控制信号[2]。使用此种负反馈,实际测试时,放电电流测量准确度可达:±(0.5FS+0.3RD)%,实际电流表读数与显示测量小数点后一位有效数字相同。 
        此压控恒流源电路采用双运放和两个独立控制的MOS管组成,电流大小由运放的同相输入端决定,因电流较大故采用两组独立工作的电路。在多个电池同时放电时,采用循环采样的方式,采样电池两端的工作电压和两路放电电阻上的电压;电流采用计算的方法获得,采样放电电阻的电压,电流由电压和电阻计算得到,由于电阻的值不一定很一致,可以采用软件校准。采样完成后将数据送回主控制板后对电流进行实时控制。经实验验证,此电路稳定性很好,在50A电流放电时每路的电流都很稳定。 
        MOS管采用IRF3710,IRF3710参数:RDS(ON)=0.025  ID=57A,V 
        GS:±20V[3]。只要采取足够的散热措施,IRF3710完全可以满足需要。要在短时间将电池能量释放出来,对散热设备的设计需要充分考虑。MOS管与散热器之间可以采用导热绝缘的钢片,因为此电路是大电流放电,会在短时间内将电池能量以热能的形式释放,因此在使用时还需要考虑采用风扇散热。 

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