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ADI锂离子电池测试设备解决方案

2018-06-13 17:25:44·  来源：骏龙科技有限公司  
　
能源消耗始终是全球需要面对的普遍问题。市场期待更安全、更干净、更高效且更低成本的电源。由此催生了混合动力和电动汽车、太阳能和风能技术这些解决方案，它们共同的关键因素是锂离子电池。随着这三大领域迅速增长，锂离子电池在节能方面将发挥越来越重要的作用。
应用简介

能源消耗始终是全球需要面对的普遍问题。市场期待更安全、更干净、更高效且更低成本的电源。由此催生了混合动力和电动汽车、太阳能和风能技术这些解决方案，它们共同的关键因素是锂离子电池。随着这三大领域迅速增长，锂离子电池在节能方面将发挥越来越重要的作用。锂离子电池制造程序非常复杂，包括电极生产、堆叠结构、单元装配。之后还要执行电气测试，激活电池功能并评定电池容量,确定额定性能和价格。为了在锂离子电池制造过程中执行这些电气测试，需要高度集成、高效率和高精度的测试设备，这也正是ADI公司基于AD8452解决方案的亮点所在。与第一代ICAD8450/AD8451+ADP1972/ADP1974相比，第二代集成IC的尺寸更小，更鲁棒且性价比更高。

系统设计考虑因素

效率
众所周知，用于小容量电池的线性测试设备在充电和放电过程中将会消耗大量功率。线性测试设备能效低，会给设备硬件设计带来严重的散热问题。ADI AD8452解决方案基于PWM架构，有助于解决这一问题。与第一代解决方案相比，AD8452解决方案可保持高效率，在10A充电模式下可实现94%效率。

精度
为了获得准确的锂离子电池容量，需要精确测量充电和放电模式下的电流和电压。结合系统中的高精度ADC、DAC和其他器件，ADI公司基于AD8450/AD8451+ ADP1972/ADP1974 的解决方案可实现高精度测量和设置。

低系统成本
  • 更高的开关频率支持使用尺寸更小、价格更低的功率元件，如电感、电容等
  • 能源回收利用有助于降低运营成本
  • AD8452采用独特的仪表放大器设计，制造过程中的校准时间可缩短1/ 2，质保时间可更长
  • 更高集成度的解决方案可提供小尺寸系统，使设备机架和维护成本更低

ADI解决方案

系统框图

下面是从直流总线到电池的系统框图，包括微控制器、模拟前端和控制器、PWM控制器、高压MOSFET驱动器、功率级（MOSFET、电感、电容、分流电阻）、电压/电流读取(ADC)以及电压/电流设置(DAC)。



Figure 1.Block diagram from dc bus to battery.



系统性能

ADI公司制作了AD8452演示板，可用以验证其效率和精度。对于该同步降压和升压电源系统，直流总线输入为12 V，最大充电/放电电流为10 A。

效率
在最大额定值10 A CC模式（充电和放电功能均如此）及3.3 V负载条件下，演示板的效率可以约为94%。

精度
校准初始精度之后，电流的精度包括温漂、全电流范围（0 A至20A）内的线性度、短期稳定性（噪声）和全电压范围（0 V至3.6V）内的CMRR。在演示板上验证的结果是，该ADI解决方案的典型电流精度为0.01%以下(25°C ± 10°C)。对电压精度可以进行类似的分析，经过此演示板验证，它同样在0.01%以下。



Figure 2.AD8452 demo board.
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