锂离子电池可用于小型电子设备以及电动汽车和电网等大型应用。它们可以轻松满足各种尺寸，电压和形状的要求。但是，这种广泛的应用意味着电池制造商必须购买和维护每种电池类型的测试解决方案，从而导致巨额的相关资本投资，直接占最终电池成本的20％。显然，需要一种能够处理不同电压，容量和尺寸的经济高效的多量程电池测试解决方案。本文介绍了数字控制回路电池测试仪的优势，并提供了一种灵活且经济高效的电池测试设计实例。数字控制回路的优点电池测试仪的主要功能是控制和监视电池的充电和放电。图1显示了开关电池测试仪的框图。控制部分可以以模拟或数字模式实现。在模拟实现中，脉冲宽度调制（PWM）控制器可以调节流过高压和低压电源的输出电压或电流。保护电路集成在PWM控制器中。恒定电流和恒定电压反馈环路驱动PWM控制器的参考输入，以精确控制输出电流和电压。连接到反馈控制器的16数模转换器（DAC）设置输出电流和电压。最后，一个精密的16位模数转换器（ADC）监视电池电压和电流。图1：电池测试仪的框图在数字实现中，微控制器（MCU）执行图1中红色框所示的所有功能。借助C2000实时控制MCU，可以生成16位PWM并在其中进行测试。其比较器可用于实现保护算法。 MCU通过ADC反馈的数据调整电流和电压控制器。由于控制器位于数字域，因此该架构不需要精密的16位DAC。一个12位片上ADC可以实现小于±0.05％的控制精度，这足以用于成本优化的电池测试系统。但是，如果要实现±0.01％的控制精度，则该解决方案需要外部16位反馈精度。数字解决方案可以轻松实现准确性和灵活性；性能和成本差异仅取决于您选择在反馈中使用外部16位ADC还是内部12位ADC。在这种方案中，有效使用MCU可以节省超过30％的材料成本。当前的测试设备是针对特定电池类型设计的。较大的电池需要较高的电流，因此电池测试仪具有并联连接的多个通道。但是，如果电池制造商正在生产具有较低电流要求的小型电池，则通常会使用针对较低电流水平进行了优化的测试仪，而使高电流电池测试仪处于空闲状态。使用可以同时测试大型和小型电池的测试仪可以减少此类设备的冗余度，并有助于降低电池生产的总体成本。数字控制回路增加了使用软件测试大型或小型电池的灵活性，而模拟解决方案则需要更改硬件。随着电池技术的发展和进步，电池制造商需要新的功能和测试方法。软件中控制环的使用使测试设备制造商更容易提供其他测试功能。使用多个独立控制的低电流电池测试仪通道连接，设计一个适用于成本优化的电池测试系统数字控制参考设计的多量程电池测试仪（单击本文末尾的“阅读原始文本”以获取相关信息）。可以并行满足不同对大电流电池测试仪的需求。通过简单的软件更改，就可以将参考设计配置为多相运行，如图2所示。在多相配置中，每个相都使用一个并联的独立恒流环路。在恒定电压模式下，恒定电压环路连接到所有恒定电流环路，以确保电流平衡。因此，相同的测试环境可以提供多个输出电流范围。图2：多相配置中的反馈控制器参考设计的框图如图3所示。TMS320F280049MCU可以控制多达8个独立通道。它可以为同步降压功率级生成高分辨率的16位PWM，并为电流和电压控制环路执行子例程。 INA821仪表放大器可检测电流，而TLV07运算放大器可检测电压。外部ADS131M08的ADC和C2000的片上ADC均将电流和电压信号转换为数字信息。一种