TIDA-01040

适用于高电流应用的电池测试仪参考设计

TIDA-01040

设计文件

概述

锂离子电池化成和电气测试要求精确的电压和电流控制,通常要在指定的温度范围内达到优于 ±0.05% 的精度。  该本参考设计提出了一种适用于高电流(高达 50A)电池测试仪应用的解决方案,支持 8V–16V 的输入(总线)电压和 0V–5V 的输出负载(电池)电压。该设计利用集成式多相双向控制器 LM5170 与高精度数据转换器和仪表放大器相结合,可实现 0.01% 的满量程充电和放电精度。为了更大限度地提高电池容量并缩短电池化成时间,该设计通过简化的接口使用高度精确的恒定电流 (CC) 和恒定电压 (CV) 校准环路。该文件对所有重要设计理论都进行了阐释说明,指导用户完成器件选择流程和优化ing。最后,还提供了原理图、电路板布局、硬件测试和结果。

特性
  • 具有校准控制功能的电池测试子系统,可实现 0.01% 的满量程电流控制精度
  • 支持高达 50A 的应用,其输入电压(总线)为 8V–16V,输出负载(电池)为 0V–4.5V(最高 5V)
  • LM5170 双向降压/升压控制器
  • 通过 DAC80004 提供可编程的高精度基准
  • 通过 ADS131A04 24 位 Δ-Σ 实现电压和电流监控
  • 用户友好型控制界面
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我们开发的全面组装电路板仅用于测试和性能验证,不可用于销售。

设计文件和产品

设计文件

下载现成的系统文件,加快您的设计过程。

ZHCU515B.PDF (4144 K)

参考设计概述和经过验证的性能测试数据

TIDRWJ9.PDF (1255 K)

设计布局和元件的详细原理图

TIDRWK0.PDF (215 K)

设计元件、引用标识符和制造商/器件型号的完整列表

TIDRWK1.PDF (431 K)

元件放置方式设计布局的详细原理图

TIDRWK3.ZIP (4178 K)

IC 元件的 3D 模型和 2D 图纸使用的文件

TIDCER0.ZIP (1352 K)

包含设计 PCB 物理板层信息的设计文件

TIDRWK2.PDF (5830 K)

用于生成 PCB 设计布局的 PCB 层图文件

产品

在设计中包括 TI 产品和可能的替代产品。

AC/DC 和 DC/DC 转换器(集成 FET)

LM2664输入电压为 1.8V 至 5.5V 的开关电容器电压反相器

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Arm Cortex-M4 MCU

TM4C1294NCPDT具有 120MHZ 频率、1MB 闪存、256KB RAM、USB 和 ENET MAC+PHY、基于 Arm Cortex-M4F 的 32 位 MCU

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ESD 保护二极管

TPD4S012适用于 USB 接口且具有 15V 耐受 Vbus 的四通道 0.8pF、5.5V、±10kV ESD 保护二极管

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Precision ADCs

ADS131A0424 位 128kSPS 4 通道同步采样 Δ-Σ ADC

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交流/直流和直流/直流控制器(外部 FET)

LM51183-75V 宽输入电压、电流模式非同步降压/升压控制器

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交流/直流和直流/直流控制器(外部 FET)

LM5170-Q1符合 AEC-Q100 标准的多相双向电流控制器

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仪表放大器

INA18836V、零温漂、轨到轨输出仪表放大器

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全差分放大器

THS4561低功耗、60MHz、宽电源电压范围全差分放大器

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反向缓冲器和驱动器

SN74LVC1G04-Q1汽车单路 1.65V 至 5.5V 反相器

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模拟开关和多路复用器

SN74LV4053A-Q1汽车级 5V 2:1 (SPDT) 三通道模拟开关

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电压转换门

SN74LV1T00单电源 2 输入正与非门逻辑电平转换器

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电压转换门

SN74LV1T32具有逻辑电平转换器的单电源 2 输入正或门

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精密 DAC (≤10MSPS)

DAC80004具有 1LSB INL/DNL 的超小型、真正 16 位四路电压输出 DAC

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精密运算放大器 (Vos<1mV)

OPA227710µV、0.1µV/˚C、高精度、低功耗运算放大器

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精密运算放大器 (Vos<1mV)

OPA827低噪声、高精度 JFET 输入运算放大器

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精密运算放大器 (Vos<1mV)

TLV0736V、低噪声、轨到轨输出、精密运算放大器

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线性和低压降 (LDO) 稳压器

TPS709具有反向电流保护和使能功能的 150mA、30V、超低 IQ、低压降稳压器

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线性和低压降 (LDO) 稳压器

TPS717具有使能功能的 150mA、高 PSRR、低 IQ、低压降稳压器

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线性和低压降 (LDO) 稳压器

TPS737具有反向电流保护和使能功能的 1A 超低压降稳压器

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通用运算放大器

LM6142双通道、24V、17MHz、低功耗运算放大器

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开始开发

设计工具和仿真

仿真模型

TIDA-01040 Simulation Files — TIDM034.ZIP (170 K)

技术文档

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类型 标题 下载最新的英文版本 日期
设计指南 适用于高电流应用的电池测试仪参考设计 (Rev. B) 英语版 (Rev.B) 2019年 7月 25日
技术文章 Taking a modular approach to high-precision, high-current battery test equipment PDF | HTML 2019年 6月 21日
技术文章 Achieving highly accurate full-scale charge and discharge current control for high PDF | HTML 2018年 8月 13日

相关设计资源

硬件开发

评估板
LM5170EVM-BIDIR LM5170 48V-12V 双向转换器评估模块 USB2ANY USB2ANY 接口适配器

软件开发

支持软件
DELTASIGMAEVAL-GUI Δ-Σ 评估软件

参考设计

参考设计
PMP15038 适用于电池测试系统且电流精度为 0.05% 的 50A 电源参考设计 PMP15043 适用于电池测试系统且电流精度为 0.05% 的 6A 电源解决方案参考设计 PMP40182 双向电池初始化系统电源板参考设计 PMP40280 双向电池初始化系统控制板参考设计 TIDA-010086 数字控制成本优化型 10A 电池化成和测试参考设计 TIDA-01042 适用于 50A、100A 和 200A 应用的模块化电池测试仪参考设计

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