摘要：在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，各種大容量可高倍率放電的電池的需求量越來越多，在使用前，都需要放電測試，而通常的測試設(shè)備電流值太小，如何實現(xiàn)大電流恒流放電，同時又經(jīng)濟(jì)、安全、可靠，大電流和小電流放電對電路的要求差別很大，放電回路需要重點考慮。本文針對大電流恒流放電回路進(jìn)行設(shè)計，并對其實際問題進(jìn)行分析。

    關(guān)鍵詞：恒流源  放電

    0 引言

    隨著電池使用的迅速增長，對電池產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。在電子信息時代，對移動電源的需求快速增長，對高容量、大電流工作的電池的需求越來越大。特殊的大容量可高倍率放電的電池的使用也越來越多。因此電池廠也就需要大電流的電池檢測設(shè)備。本文根據(jù)電池的特點，設(shè)計了放電電流可達(dá)50A的放電電路。此電路經(jīng)濟(jì)、實用，簡單、安全、可靠。

    1 恒流放電機(jī)理

    此電路需要實現(xiàn)的功能是可以穩(wěn)定的恒流，放電電流范圍： 1A～50A 分200mA級可設(shè)置。要實現(xiàn)這兩個功能，其組成部分應(yīng)該有控制回路和放電回路兩部分構(gòu)成。

    1.1 控制回路 放電的方式為恒流放電，根據(jù)需要設(shè)置電流，根據(jù)需要送來的控制數(shù)據(jù)，對電池放電進(jìn)行實時控制。電流值從1A到50A可調(diào)。要實現(xiàn)50A這么大的電流，考慮管子的選取以及散熱的需求，一路放電回路很難實現(xiàn)，因此采用兩路并聯(lián)的放電回路實現(xiàn)，要控制這兩路并聯(lián)的回路，根據(jù)顯示要求電流并不需要連續(xù)可調(diào)，可以采用數(shù)字電位器9312提供可控的電位給放電回路。

    此電路實現(xiàn)的功能是可以穩(wěn)定的恒流，放電電流范圍：1A～50A分200mA級可設(shè)置。要實現(xiàn)這兩個功能，其組成部分應(yīng)該有控制回路和放電回路兩部分構(gòu)成。

    根據(jù)實際需要的設(shè)定，控制數(shù)字電位器9312向運放TL062提供需要的電位。實現(xiàn)放電電流分級設(shè)置，每級為200mA。

    1.2 恒流放電回路 如果恒流放電時的電流不夠穩(wěn)定，對電池的測試有影響，因此恒流源電路采用負(fù)反饋恒流源電路，如圖所示，由運算放大器、基準(zhǔn)電壓源和大電流MOS管負(fù)載組成，它的電流由基準(zhǔn)電壓決定，運放電路工作在負(fù)反饋放大狀態(tài)[1]。MOS管工作在放大區(qū)。根據(jù)需要對電流值進(jìn)行預(yù)制，采用合適的處理器輸出相應(yīng)的數(shù)字信號，通過數(shù)字電位器的基準(zhǔn)電壓，壓控恒流源輸出相應(yīng)的電流，壓控恒流源時閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)恒流，電流需要采樣后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換反饋到處理器，處理器根據(jù)反饋信號調(diào)整控制信號。使用此種負(fù)反饋，實際測試時，放電電流測量準(zhǔn)確度可達(dá)：±（0.5FS+0.3RD）%，實際電流表讀數(shù)與顯示測量小數(shù)點后一位有效數(shù)字相同。

    此壓控恒流源電路采用雙運放和兩個獨立控制的MOS管組成，電流大小由運放的同相輸入端決定，因電流較大故采用兩組獨立工作的電路。在多個電池同時放電時，采用循環(huán)采樣的方式，采樣電池兩端的工作電壓和兩路放電電阻上的電壓；電流采用計算的方法獲得，采樣放電電阻的電壓，電流由電壓和電阻計算得到，由于電阻的值不一定很一致，可以采用軟件校準(zhǔn)。采樣完成后將數(shù)據(jù)送回主控制板后對電流進(jìn)行實時控制。經(jīng)實驗驗證，此電路穩(wěn)定性很好，在50A電流放電時每路的電流都很穩(wěn)定。

    MOS管采用IRF3710，IRF3710參數(shù)：RDS(ON)=0.025  ID=57A，V
    GS：±20V。只要采取足夠的散熱措施，IRF3710完全可以滿足需要。要在短時間將電池能量釋放出來，對散熱設(shè)備的設(shè)計需要充分考慮。MOS管與散熱器之間可以采用導(dǎo)熱絕緣的鋼片，因為此電路是大電流放電，會在短時間內(nèi)將電池能量以熱能的形式釋放，因此在使用時還需要考慮采用風(fēng)扇散熱。

    在進(jìn)行采樣設(shè)計時，要考慮到兩路電路很難做到完全對稱，電流采樣采用兩路分別采樣，在10A以下，單路導(dǎo)通，10A以上，兩路同時導(dǎo)通。由于電流很大，不能直接采樣，需要接采樣電阻R13和R28，放電回路的R1和R30的阻值很小，在62mΩ左右，采用鏮銅絲做成，由于此部分不能做到完全一致，因此計算的電流不準(zhǔn)，這方面需要通過軟件校準(zhǔn)。通過軟件校準(zhǔn)后，工作情況良好，達(dá)到實際需要和精度要求。

    2 結(jié)語

    此回路采用兩個數(shù)字電位器實現(xiàn)對放電電流的控制，采用壓控恒流源負(fù)反饋電路實現(xiàn)大電流放電功能。使用并聯(lián)回路，如果需要更大電流時，可以再并聯(lián)恒流源回路。在控制過程中采用需要的處理器，合理設(shè)計接口電路和解決散熱問題，就可以使用在各種大電流放電的電池檢測設(shè)備中。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔玉文，艾學(xué)忠，楊瀟.實用恒流源電路設(shè)計[J].電子測量技術(shù).2002年第五期：25-26.
李婷婷，李洪波.數(shù)控大功率精密恒流源設(shè)計[J].通信電源技術(shù).2006年9月.第23卷第5期：35-37.