電池的基本功能:放電功率和能量

2021-01-09 電子發燒友
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電池的基本功能:放電功率和能量

發表於 2019-04-15 15:27:38

當電池在規定負載下經過壽命測試時,其端電壓可能是其能量排放量的不良指標。圖1是瓦特計的電路,該電路使用模擬乘法器測量在給定時刻由電池輸送的實際功率(伏特×安培)。為了測量已經提供的總能量,可以使用具有非常長的時間常數的模擬積分電路來對乘法器的輸出電壓進行積分。或者可以通過A / D轉換器以頻繁的間隔對其進行採樣,並將Wh讀數累積在計算機中。在電池壽命期間,可以顯示放電功率和總能量與時間的關係。

在圖1的示例中,使用AD534乘法器,帶阻抗差分輸入,總負載電池上 R L + R SENSE 。施加到X輸入的R SENSE 上的電壓降測量通過負載R L 的電流。電池電壓V B 施加在Y輸入端.AD534的輸出與電池的真實瞬時輸出功率成正比。注意,R L 可以是任意線性或非線性接地負載電路。

受控功率放電電路

如果您想測量電池的終端性能當它以恆定功率放電時,可以在反饋迴路中使用如圖1所示的功率測量電路來強制執行恆定功率約束。圖2示出了用於以受控功率電平對電池放電的電路。插圖顯示了基本方案,其中來自乘法器的輸出電壓(表示功率)(1 V對應1 W)與設定值進行比較,並操縱放電電流以保持功率恆定在預設電平。

應選擇Q1以具有適當的功耗;達林頓電晶體可以用於更高的功率,但一定要允許達林頓的V sat 。誤差放大器應具有足夠的輸出電流來驅動傳輸電晶體的基極(OP50可能是高電流應用的理想選擇)。

在壓降時旁路調節器

使用穩壓器的一個原因是將負載兩端的恆定電壓維持在遠低於新充滿電的電池端電壓的水平,以最大限度地降低負載的功耗。當使用電池時,其輸出電壓逐漸下降到不再需要調節器來降低電壓的水平。事實上,當電池和負載之間的電壓差降低到指定的「壓差」水平以下時,大多數穩壓器都會停止工作。低於這個水平,調節器的輸出急劇下降,有效地結束了電路的有效性(即使電池可能仍然有足夠的容量自行供給負載一段時間)。

要防止發生這種情況時,監控電池電壓並發出低電量警告信號,指示電池壽命即將結束(以及調節器電壓下降)。圖3中的電路使用具有低電池警告功能的調節器,在檢測到電池電量不足時繞過調節器,並將電池直接連接到負載電路。

電池電量高時,輸出電壓調節,低電量指示燈熄滅; LBO引腳被拉至輸入電平,功率MOSFET關閉。如果輸入電平檢測器的參考電壓(LBI)設置為 V = V out + V sat (調節器的傳輸電晶體),則使用比率, R 1 / R 2 = V / 1.3 V -1,然後就像調節器打開一樣輟學的邊緣,LBO變低,開啟功率MOSFET。從這一點開始,輸出是電池電壓減去無關緊要的MOSFET電壓降。選擇MOSFET時要考慮的重點是在此特定工作電壓下的閾值電壓和R dson 電阻。圖3所示電路的工作電壓為2 V輸入,100 mA時的壓差約為150 mV。

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