系统供电电路及电池组充电电路的设计
eeskill 2022-09-23

环境测试仪是指能够测量温度、湿度、压力、风速等环境参数的仪器。为了满足各种复杂地理环境下的测试需求, 测试仪迫切需要小型化和便携式。为了保持与现有软件的最大兼容性, 我们选用PC104 的系统架构设计了便携式的测试仪。PC104 是IBM PC 兼容工业标准的架构体系。PC104 主板对电源系统要求较高, 设计选用工业级的PC104 电源板, 此电源板支持宽范围输入( DC8~ 36 V) , 效率高达96 % 。为了满足便携性, 系统必须支持电池组供电( 锂电池组或铅酸蓄电池组等) , 由于锂电池组具有单节电池标称电压高、自放电率低、质量能量密度和体积能量密度高、没有记忆效应等优点, 本系统选用锂电池组供电。本文主要讨论了系统供电电路及电池组充电电路的设计。

1 系统总体结构

经实际测试, 并留出一定裕量, 设计选用9 600mAh 12 V 锂电池组。实际采用单节标称电压3. 7 V,充电限制电压4. 2 V, 容量2 400 mAh 的锂电池电芯,三串四并组成电池组, 使用MM1414 芯片完成过充、过放、过流以及短路保护功能。锂电池的典型充电算法是恒流与恒压算法( CC/ CV ) 。根据国家标准GB/T18287- 2000 的要求首先恒流充电, 电池电压随着充电过程逐步升高, 当电池端电压达到12. 6 V, 改恒流充电为恒压充电,电流根据电芯的饱和程度, 随着充电过程的逐步减小, 当减小到某个值时, 认为充电终止。

根据此标准设计选用0. 2 C 倍率恒流充电, 充电倍率达到0. 01 C 时认为充电结束, 即分别对应电流约为2A 和100 mA。根据以上要求设计系统总体结构,

系统使用直流18~ 30 V 输入, 可以直接使用笔记本电源。D1 用于防止电源方向插反。12. 6 V/ 2 A 恒压限流电路为本电路核心, 在输出电压低于12. 6 V 时工作在2 A 恒流状态, 当输出电压达到12. 6 V 时, 使输出电压恒定。D2、D3 和C1 完成电源切换功能。外部电源供电时, 由于P 端电压总是保持在12. 6 V 以上, S 端通过外部电源供电, 若无外部电源时, 由于电池电压比P 端的电压高, 则通过电池对系统进行供电。稳压电路主要负责将S 端的电压转换为系统所需的各种电压。ADC1 和A DC2 分别为电流和电压采集端, ADC1 和ADC2 端的信号经过OP 电路放大, 然后输入到ADC 电路,MCU把各种相关数据通过RS232传送到PC104 系统。R4 和D4 完成供电状态的检测,用于检测系统是外部电源供电还是电池供电, 使系统自动调整自动关机或自动待机的等待时间。电路同时提供声光方式的报警及显示功能, 当出现电压过低等情况时, 能以比较醒目的方式进行提醒。PC104 电源板和PC104 系统是本电路的负载。电路中D1 、D2 、D3均为肖特基二极管, 肖特基二极管具有正向压降低、反向恢复时间短等优点; R1 、R2、R3 为1 %精密电阻。

2 系统软件设计

系统工作时间与电池电量成线性关系, 而电量与电池端电压为非线性关系。图2 所示为本系统所用电池在2 000 mA 恒流放电的情况下, 电池端电压与电量的关系曲线, 其中横轴为电池电压, 纵轴为剩余电量相对于总电量的百分比。根据此曲线, 在MCU 软件中拟合一个电压与电量关系的数据表, 同时设置10 V为告警电压; 系统可以实时查询诸如电池电压、电流、剩余电量、估计供电时间等信息, 并同时仿手机做成3段式显示, 使上位机全面掌握电池状态, 决定控制策略, 从而提高系统运行可靠性。MCU 软件使用KeiluV2 软件开发, 上位机软件使用LabWindow s 软件开发。MCU 除完成电量查询相关功能, 还要完成报警与显示功能; 上位机软件同时要完成环境参数的相关采集与处理。

3 系统测试

将该电路应用到实际系统并进行测试。外部电源为DC20 V, 测试内容及测试结果如下:

( 1) 充分放电后进行测试, 5. 1 h 完成充电, 理论充电电流2 000 mA, 理论时长4. 8 h, 基本正常;

( 2) 所有数据读取正常, 报警及显示功能正常;

( 3) 各电压值均在指定范围内, 误差低于 2 %,测试波形稳定;

( 4) 2 A 额定电流工作, 各种芯片温度正常, 系统工作正常;

( 5) 充满电后, 可以连续使用约4 h;

( 6) 外部电源供电时效率约为85 %, 电池供电效率约为90 %。

经测试, 该电路在性能上完全满足要求, 并同时可以做到对电池状态准确和实时了解。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 【7.24 深圳】2025国际AI+IoT生态发展大会/2025全球 MCU及嵌入式技术论坛


  • 相关技术文库
  • 电源
  • DC
  • AC
  • 稳压
  • 51单片机LCD液晶屏按键电子时钟的设计

    液晶屏为JM12864或FYD12864(带字库),我用这两种型号的屏没问题, 4行*8列汉字=32 串行通信 接/口P1.5--P1.7,可根据你的电路修改相应的接口。 #include #define uchar unsigned char voidLCD_ini(); void ascii_c...

    前天
  • 什么是pwm调光?pwm调光有何优点和注意事项?

    pwm,脉宽调制技术,在很多方面都有应用。为增进大家对pwm的认识和了解,本文将对pwm在led调光方面的应用予以介绍。本文的主要内容在于介绍如何实现pwm调光、pwm调光优点、pwm调光需要注意的事项。如果你对pwm具有...

    07-10
  • 什么是整流器?整流器的工作原理是什么?

    整流器是常用设备之一,通过整流器,我们能够对电流类型加以转换。为增进大家对整流器的认识,本文将对整流器、整流器的工作原理予以介绍。如果你对整流器或者整流器的相关知识具有兴趣,不妨和小编继续往下阅读哦...

    07-09
  • 干式变压器有何优缺点?干式变压器的应用+保护方式介绍

    干式变压器具备很强的应用意义,为增进大家对干式变压器的认识,本文将基于三点介绍干式变压器:1.干式变压器的优缺点,2.干式变压器的应用领域,3.干式变压器的保护方式。如果你对干式变压器具有兴趣,不妨继续往...

    07-09
  • 你了解干式变压器的冷却结构吗?干式变压器如何冷却?

    干式变压器在工业中具有很多的应用场景,对于干式变压器,我们有必要对它有所认识。为增进大家对干式变压器的了解程度,本文将基于两点介绍干式变压器:1.干式变压器的冷却结构,2.干式变压器的冷却方式介绍。如果...

    07-09
  • 干式变压器正常温度是多少?干式变压器有何安装规范?

    干式变压器是变压器类型之一,任何一款器件都有它的适用范围,干式变压器也不例外。为保证干式变压器的正常适用,本文将对干式变压器的正常温度予以介绍。此外,本文还将介绍干式变压器的安装规范。如果你对干式变...

    07-09
  • 为何要发展电源管理芯片?如何选择电源管理芯片?

    芯片的重要性不言而喻,我国目前在芯片方面的成就还未达到世界巅峰。但是,小编相信中国的芯片水平将会领先世界。为增进大家对芯片的了解,本文将对电源管理芯片予以解读。本文中,你将对电源管理芯片的发展必要性...

    07-08
  • 全方位了解存储,你知道的存储介质有哪些?

    存储是非常重要的技术,基于存储技术,我们可以将数据存储在存储设备上。那么对于存储设备而言,有哪些因素对它而言是十分重要的呢?其中一个,便是存储介质。为增进大家对存储的认识,本文将对存储介质予以介绍。如...

    07-07
  • 了解过分布式光伏逆变器吗?不同光伏逆变器有何优缺点?

    逆变器,已是一个老生常谈的话题。因此,就机械等相关专业的朋友,对于逆变器通常都较为了解。为增进大家对逆变器的认识,本文将对光伏逆变器、组串式逆变器、分布式逆变器等内容予以介绍。如果你对逆变器相关内容...

    07-07
  • 一步步了解检测技术,什么是声发射检测?

    检测的重要性不言而喻,我们通过检测,可以对很多电子器件进行检测,以判断电子器件是否存在一些缺陷。为增进大家对检测的认识,本文将对声发射检测技术予以介绍。如果你对检测技术具有兴趣,不妨同小编一起来阅读...

    07-07
  • 变压器规格型号容量

    一般常用变压器的型号可归纳如下 : 1、按相数分: (1)单相变压器:用于单相负荷和三相变压器组。 (2)三相变压器:用于三相系统的升、降电压。 2、按冷却方式分: (1)干式变压器:依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却...

    07-04
  • 干式变压器有哪些分类?干式变压器性能特点介绍

    干式变压器是变压器类型之一,但是,很多朋友对干式变压器却并非十分了解。为增进大家对干式变压器的认识,本文将对干式变压器的分类、干式变压器的性能特点、干式变压器的应用领域予以介绍。如果你对干式变压器具...

    07-03
下载排行榜
更多
评测报告
更多
广告