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TI高性能充放電方案在電池測試設備中的應用

  • 李佳玲/台北

電池測試設備是電池製造產業的必需設備和基礎設施。隨著電動汽車、可擕式消費電子等應用對鋰電池的需求不斷增加,鋰電池測試設備的需求也一路上行。

電池測試設備用於在向客戶發貨之前驗證電池的功能和性能。在組裝電池單元或電池組之後,每個單元必須至少經歷 一個完全受控的充電或放電迴圈,以初始化該設備並將 其轉換為正常工作的儲電設備。電池測試設備的主要功能是對電池容量、效率、倍率、高溫性能、低溫性能、存儲性能及內阻等指標進行測試,對於電池測試設備的系統設計最重要的三個指標是充放電精度,成本和轉換效率。

對於電池測試設備的核心功能電池充放電,市面上流行的主要有兩種解決方案:使用DSP實現的數位方案和使用分立器件搭建的類比方案。無論是DSP方案還是分立方案都有各自的缺點,DSP方案的軟體發展難度大,分立方案硬體開發難度大,導致兩種方案設計週期都比較長,總體開發成本比較高。

為了説明電池測試設備廠商縮短研發時間,能將產品快速投入市場,TI推出兩套高性能,高整合度,低成本的電池充放電解決方案,分別針對中大功率(10A~200A)應用和小功率(3A~6A)應用。

首先是針對中大功率應用,TI的參考設計為TIDA-01041x系列。TIDA-01041x系列針對不同電流需求提供3套方案,分別為TIDA-01040(0~50A)、TIDA-01041(0~100A)、TIDA-01042(0~200A),其中TIDA-01041該參考設計為廣泛的當前電池測試應用提供了多相解決方案。

利用雙相降壓/升壓控制器,LM5170的菊花鏈配置使該設計能夠實現100A的充電/放電速率。 TIDA-01041利用高精度恆流(CC)和恆壓(CV)校準環路,可以實現高達0.01%的電壓控制精度。描述了所有關鍵設計理論,指導用戶進行零件選擇過程和優化。最後,還介紹了原理圖,電路板布局,硬體測試和結果。關於TIDA-01041參考設計詳細,請至TI參考設計網站了解。