¿Qué pasa con la solución de prueba de batería de litio basada en ad8450 / 1 y ADP1972?

El consumo de energía es un problema generalizado en todo el mundo y muchas industrias están trabajando para solucionarlo mediante la implementación de soluciones de energía más seguras, más limpias, más eficientes y de bajo costo. La creciente popularidad de los coches híbridos y eléctricos, la energía solar y eólica es el resultado de esta tendencia. Todas estas soluciones tienen una cosa en común: baterías de iones de litio. Debido al rápido crecimiento en estas áreas, las baterías de iones de litio jugarán un papel más importante en la conservación de energía.

El proceso de fabricación de las baterías de iones de litio es complejo, incluida la producción de electrodos, la construcción de pilas y el ensamblaje de la unidad. Luego se realizan pruebas eléctricas para evaluar la capacidad y el rendimiento de la batería. A esto le sigue una prueba eléctrica para evaluar la capacidad de trabajo, o clasificación, de la batería. Para estas pruebas eléctricas en la fabricación de baterías de iones de litio, se requieren equipos de prueba de alta potencia, alta eficiencia y alta precisión. Basado en la empresa ADI, se presenta la solución AD8450 / 1 y ADP1972.

Consideraciones de diseño del sistema

Eficiencia

Las baterías de iones de litio en computadoras portátiles, teléfonos móviles y dispositivos portátiles similares suelen tener una capacidad pequeña, generalmente de varios amperios-hora. Pero las baterías de iones de litio, que se utilizan en vehículos o para almacenar energía, contienen mucho más, a menudo en decenas o cientos de amperios. El equipo de prueba lineal usado para baterías de pequeña capacidad, si también se usa para pruebas de baterías de alta capacidad, consumirá mucha energía en la etapa de carga, lo que resultará en una baja eficiencia y traerá serios problemas térmicos al diseño del hardware del dispositivo. Las soluciones ADIAD8450 / 1 y ADP1972 se basan en la arquitectura PWM y ayudan a resolver este problema.

La arquitectura ADIPWM también podría ayudar a enviar más energía de la batería a la red u otros canales de prueba para cargar. Se trata de una solución eficiente y respetuosa con el medio ambiente en comparación con las arquitecturas lineales que descargan la energía de la batería a cargas resistivas.

Precisión

Para obtener la capacidad precisa de la batería de iones de litio, es necesario medir con precisión la corriente y el voltaje en los modos de carga y descarga. Combinadas con el ADC, DAC y otros componentes de precisión en el sistema, las soluciones ad8450 / 1 y ADP1972 de ADI permiten una medición y configuración de alta precisión.

Bajo costo del sistema

· Las frecuencias de conmutación más altas permiten el uso de componentes de potencia más pequeños y menos costosos, como inductancia y condensadores.

· El reciclaje de energía ayuda a reducir los costos operativos

· Con mayor precisión, ad8450 / 1 puede reducir el costo de la gestión térmica y simplificar el diseño del bucle de control

· Ad8450 / 1 adopta un diseño de amplificador de instrumento único, que puede acortar el tiempo de calibración en el proceso de fabricación a la mitad y garantizar un mayor tiempo de rendimiento

· Las soluciones integradas permiten tamaños de sistema más pequeños y menores costos de equipo y mantenimiento.

Solución ADI

Nota: la cadena de señal anterior representa el diseño de la placa del canal desde el bus de CC hasta la batería. Los requisitos técnicos del módulo pueden variar, pero los productos enumerados en la siguiente tabla representan soluciones ADI que cumplen con algunos de los requisitos.

1. Interfaz analógica y controlador AD8450 / AD8451

2. Reducir y aumentar el controlador PWM ADP1972

3. Microcontrolador ADuC7060 / ADuC7061

4. Ad7173-8 / ad7175-2

5. DACAD5686R / AD5668 / AD5676R

6. Fuente de voltaje de referencia ADR3450 / ADR4550

7.controlador MOSFET ADuM7223

8. Gestión de energía ADP2441 / ADP7102 / ADM8829

9. Multiplexor ADG528F / ADG5408 / ADG658 / ADG1406

Principio de funcionamiento del sistema

La figura anterior contiene principalmente dos funciones: una es cargar la batería y la otra es descargar la batería, que está determinada por la señal de modo de ad8450 / 1 y ADP1972. Cada función tiene dos modos: modo de corriente constante (CC) y modo de presión constante (CV). Dos canales DAC controlan los puntos de ajuste CC y CV. El punto de ajuste CC determina cuánta corriente hay en el bucle en el modo CC de funciones de carga y descarga. El punto de ajuste de CV determina el potencial de la batería del lazo de CC a CV, así como las funciones de carga y descarga.

La parte frontal analógica de precisión y el controlador ad8450 / 1 miden el voltaje de la batería usando el amplificador diferencial interno PGDA, y miden la corriente en la batería usando el amplificador de instrumentos interno PGIA y la resistencia de derivación externa (RS). Luego compara la corriente y el voltaje con el punto de ajuste DAC usando un amplificador de error interno y una red de compensación externa (usada para determinar si la función de lazo es CC o CV). Después de este módulo, la salida del amplificador de error entra en el controlador PWM ADP1972 para determinar el ciclo de trabajo del nivel de potencia del MOSFET. Y finalmente, la inductancia y los condensadores que componen el circuito completo. Las instrucciones en esta sección son para las funciones de carga y descarga, ya que ADP1972 es un controlador PWM reductor y elevador.

En este escenario, el ADC toma lecturas del voltaje y la corriente del bucle, pero no es parte del bucle de control. La velocidad de barrido es independiente del rendimiento del bucle de control, por lo que un ADC puede medir la corriente y el voltaje en una gran cantidad de canales en un sistema multicanal. Lo mismo ocurre con DAC, por lo que puede utilizar un DAC de bajo costo para configurar varios canales. Además, un solo procesador solo necesita controlar los puntos de ajuste de CV y CC, los modos de trabajo y las funciones de administración, por lo que puede interactuar con muchos canales.

El rendimiento del sistema

ADI produjo las placas de demostración ADP1972 y AD8450 como se muestra a continuación, que se pueden usar para verificar su eficiencia y precisión. Para el sistema de potencia asíncrono reductor y elevador, la entrada del bus de CC es de 12 V y la corriente máxima de carga / descarga es de 20 A.

Eficiencia: la eficiencia de la placa de demostración es aproximadamente del 90% en la clasificación máxima, modo 20ACC (funciones de carga y descarga) y carga de 3.3v. Para lograr este valor, se optimizaron el diodo externo, la resistencia en derivación, la inductancia y el MOSFET.

Precisión: después de la calibración de la precisión inicial, la precisión de la corriente incluye la desviación de temperatura, la linealidad dentro del rango de corriente completo (0A a 20A), la estabilidad a corto plazo (ruido) y CMRR dentro del rango de voltaje completo (0V a 3.6v). Como resultado, en la verificación de la placa de demostración, la precisión de corriente típica de ADI es inferior al 0,01% de la solución (25 ° C + 10 ° C). Se puede realizar un análisis similar para la precisión del voltaje, que también está por debajo del 0.01% como lo verifica esta placa de demostración.

La página contiene el contenido de la traducción automática.