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曆 一個完全受控的充電或放電循環，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係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，市麵上流行的主要有兩種解決方案：使用DSP實現的數字方案和使用分立器件搭建的模擬方案。無論是DSP方案還是分立方案都有各自的缺點
，DSP方案的軟件開發難度大，分立方案硬件開發難度大
，導致兩種方案設計周期都比較長，總體開發成本比較高。

 

為了幫助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近期推出兩套高性能
，高集成度
，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 係列。TIDA-01041x係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), 所有方案都保證<=0.02%的全量程充放電電流精度和<=0.01%的充放電電壓精度。

 

如下圖所示，TIDA-01041x 整個係統主要由四部分組成：核心器件LM5170 (藍色區域)負責功率升降壓部分，主要功能包括多相位處理
，方向切換，峰值電流控製
，防電流倒灌等；INA188儀表放大器負責高邊恒流檢測
；LM6142負責電壓放大檢測
；ADS131A04 (24-bit高精度ADC) 和DAC80004 (16-bit高精度DAC) 負責電流電壓的實時讀取和實時設置，可以通過TI提供的上位機圖形界麵讀取信息及進行操作。

 

 

LM5170是TI的明星產品
，同時也是整個係統的核心。LM5170內部集成雙路5A MOSFET半橋驅動器可以提供高達100A的持續輸出電流。同時單顆LM5170可以支持雙相交錯控製，進而可以有效降低電感感值
，電容容值和輸入輸出電壓紋波。對於要求高於100A的應用，LM5170支持多片錯相並聯來提供更大電流能力，下圖展示了幾種多片錯相並聯的方案。

 

 

此外
，相對於DSP方案

，LM5170由於同時支持峰值電流檢測和平均電流檢測
，響應速度和建立時間要快很多。下圖波形是基於TIDA-01041(100A)評估板的-100A到+100A電流跳變測試（該波形為其中一個相位 -25A ~ +25A， 4個相位電流總和為-100A ~ +100A)。藍色信號為方向控製DIR引腳，紅色為LM5170的給定電流參考信號ISETA
，黃色為輸出電壓Vout
，綠色為Iout電流。從下圖我們可以看到
，-100A到+100A 電流跳變條件下LM5170的響應時間僅僅為400µs，遠遠低於DSP方案在同樣測試條件下的響應時間（通常高於5ms）。

 

 

TI針對於小功率(<=6A) 電池檢測應用推出了高精度低成本方案PMP15043。該方案主要有3個部分構成，TPS61178升壓DC/DC負責放電部分
， TPS54821降壓DC/DC負責充電部分，電流檢測由INA188儀表放大器實現
，電壓檢測則可由低成本運放TLV07來實現。

 

目前，市麵上小功率 (<=6A) 電(dian)池(chi)充(chong)放(fang)電(dian)方(fang)案(an)目(mu)前(qian)大(da)多(duo)是(shi)由(you)分(fen)立(li)元(yuan)器(qi)件(jian)搭(da)建(jian)，但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)市(shi)場(chang)對(dui)產(chan)品(pin)的(de)精(jing)度(du)，可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，分(fen)立(li)方(fang)案(an)越(yue)來(lai)越(yue)滿(man)足(zu)不(bu)了(le)市(shi)場(chang)的(de)需(xu)求(qiu)。TI針對於小功率電池檢測設備推出了高精度低成本方案PMP15043
，很好的解決了這些問題。

 

如下圖所示，PMP15043方案主要有幾個部分構成：TPS61178升壓DC/DC負責放電部分，TPS54821降壓DC/DC負責充電部分，電流檢測由INA188儀表放大器實現
，電壓檢測則可由低成本運放TLV07來實現。其中TPS61178和TPS54821內部集成了功率MOSFET及驅動電路，極大的簡化了功率部分的設計，可以有效的減少客戶在分立方案上的調試時間。TPS61178和TPS54821都是市麵上非常通用的Boost和Buck芯片，整體方案在成本上也相當有競爭力。

 

 

PMP15043不但BOM成本有競爭力，性能也同樣優秀。下圖為 PMP15043的de充chong放fang電dian電dian流liu精jing度du曲qu線xian，可ke以yi看kan出chu，在zai全quan電dian流liu範fan圍wei內nei都dou可ke以yi保bao證zheng精jing度du在zai萬wan分fen之zhi二er以yi內nei，非fei常chang適shi合he那na些xie對dui成cheng本ben和he性xing能neng都dou要yao求qiu非fei常chang苛ke刻ke的de電dian池chi檢jian測ce應ying用yong。

 

 

綜上所述，無論是對於中大功率應用場景(>=10A)還是對於小功率應用場景(<6A)，TI都可以提供相應的最高性價比的方案。通過下麵的鏈接可以查看詳細的設計文檔和測試報告。

 

 

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