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

Li-Ion battery formation and electrical testing require accurate voltage and current control, usually to better than ±0.05% over the specified temperature range.  This reference design proposes a solution for high-current (up to 50 A) battery tester applications supporting input (bus) voltages from 8 V–16 V and output load (battery) voltages from 0V–5V. The design utilizes an integrated multi-phase bidirectional controller, LM5170, combined with a high precisiondata converters and instrumentation amplifiers to achieve charge and discharge accuracies of 0.01% full scale. To maximize battery capacity and minimize battery formation time, the design uses highly-accurate constant current (CC) and constant voltage (CV) calibration loops with a simplified interface. All key design theories are described guiding users through the part selection process and optimization. Finally, schematic, board layout, hardware testing, and results are also presented.

特性
  • Battery test subsystem with calibration control achieving 0.01% full scale current control accuracy
  • Supports up to 50-A applications with an input voltage (bus) from 8 V–16 V and output load (battery) from 0 V–4.5 V (5 V max)
  • LM5170 bidirectional buck, boost controller
  • Programmable high-precision reference supplied by DAC80004
  • Voltage and current monitoring provided by the ADS131A04 24 bit delta-sigma
  • User friendly control interface

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

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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。

ESD 和浪涌保护 IC

TPD4S012适用于 USB 接口且具有可耐受 15V 电压的 Vbus 的四路 0.8pF、5.5V、±8kV ESD 保护二极管

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串联电压基准

REF50252.5V、3µVpp/V 噪声、3ppm/°C 温漂、精密串联电压基准

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串联电压基准

REF50505V、3µVpp/V 噪声、3ppm/°C 温漂、精密串联电压基准

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仪表放大器

INA18836V、零漂移、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、宽高电源电压范围、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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基于 Arm 的微控制器

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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模拟开关和多路复用器

SN74LV4053A-Q1汽车类 5V、2:1 (SPDT)、3 通道模拟多路复用器

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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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电荷泵(无电感器)

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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精密 ADC (<=10MSPS)

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

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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、高精密、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

LM6142Dual, 24-V, 17-MHz, low-power operational amplifier

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降压/升压和反相控制器(外部开关)

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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降压/升压和反相控制器(外部开关)

LM5170-Q1符合 AEC-Q100 标准的多相双向电流控制器

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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) 下载英文版本 (Rev.B) 2019年 7月 25日
技术文章 Taking a modular approach to high-precision, high-current battery test equipment 2019年 6月 21日
技术文章 Achieving highly accurate full-scale charge and discharge current control for high-cell Li-ion battery-formation testing 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

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