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[工仪]低压可关断恒流电子负载(配合U表锂电池容量测试)基本制作成功 [复制链接]

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嘿嘿,经过几天的思考与实验,低压可关断恒流电子负载(配合U表锂电池容量测试)基本制作成功

还是先从理论上分析,为了模拟锂电池的放电状态和内阻,
在仿真软件里给电源加了400毫欧的串联电阻来模拟电池内阻,
用信号源,设置成三角波,幅度100mv,来模拟锂电池的在放电过程中
电压不断降低的特性

在电路里的电池电压检测分压电阻r7上并联了一个电容,
其作用大概有三个:1、消除测试过程中的一些波动干扰;2、
进一步的加大了运放比较器反向输入端的在恒流源关闭时电压变化幅度,
这个是不利于比较器的条件,因为电路原理是当电池电压下降到设定低电压阈值时,
比较器输出高电平控制后面恒流源的关闭,恒流源关闭,线路电流减小,锂电池的输出电压会升高,
,这个升高也会反映到比较器的反向输入端,使其电压升高,如果没有适当防御机制的话,
那么运放比较器又可能会翻转到低电平,使后面恒流源再次开启。这样反反复复就是振荡了
这个电容会把这个不利条件都传递给比较器的反向输入端,所以是不利的因素,但是条件苛刻一些
也未必是坏事,可以考验电路嘛;3、这个电容的存在,还使比较器上电时能有个稳定的状态。
就是上电后比较器输出低电平。电容的存在,有利有弊,利大于弊,所以还是放上吧



这是仿真的示波器输出结果,下面在具体分析



示波器波形图里,最上面红线是锂电池电压,第二条线是比较器反向输入端电压
,第三条是比较器输出电压,最下一条是恒流源的检流电阻上电压

开始可见,由于电容存在,比较器反向端电压是逐渐变低的,这样就保证比较器输出是低电平的
状态了。在图中倒三角的竖直线所在的时点上,比较器反向端的电压是2.503,大于同向端
(同向端接431的输出,是2.494v,这里只显示2位小数)所以输出低电平,电压为50mv左右




在图中倒三角的竖直线所在的时点上,比较器反向端的电压是2.497,稍微大于同向端
所以输出低电平,电压为100mv左右,这时将要进入比较器反转的临界状态了




在图中倒三角的竖直线所在的时点上,比较器反向端的电压是2.496,还是稍微大于同向端
但是正反端电压差就2mv了
所以输出还算低电平,电压为800mv左右,这时已经进入比较器反转的临界状态了
,这时恒流源的电流也开始变化了





在图中倒三角的竖直线所在的时点上,比较器反向端的电压是2.496,但是实际比上图电压更高些比较器输出已经是1.1v了





在图中倒三角的竖直线所在的时点上,比较器反向端的电压是2.472,已经小于同向端所以输出反转成高电平,电压为2.3v左右,这时恒流源就关闭了



上面是比较器工作的微过程,实际上整个反转过程也就是10ms的时间而已

下面看看没有电容的仿真状态,可见一开始就直接进入了比较器输出高平的状态了
这样是不允许的,实际电路中,比较器通常还是能稳定输出状态为低电平的,
加上这个电容只不过更为稳妥了,不是必须的



楼下继续实际实验

此处附上我讨教邓穿石老师的电路,这个电路设计简洁多了,哈哈
这就是差距啊,这个电路应该没问题,虽然我没试验,从中能学到不少的
电路技术,特别是控制恒流源的部分,是另一个方案的,一个更简洁的方案
只能说很赞了











[ 此帖被人艰不拆了在2018-09-01 19:06重新编辑 ]
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只看该作者 1楼 发表于: 09-01
先不接比较器对恒流源的控制部分,单独测试比较器的功能
这个比较器是由运放构成的,不是专门比较器,据说专门的比较器都有一定的
电压回差来防止来回翻转的,但是这个回差很小,我这个比较器也有回差,
而且是很大的回差,但是不是双向的,因为不需要双向

这里比较器输出来驱动一个加限流电阻的led,来指示高低电平
锂电池电压初始为3.9v多,恒流没开



431的输出电压,也就是比较器同向端电压



比较器反向端电压



输出电压,这个竟然是0,有点出乎意料,我觉得应该有几个到几十毫伏啊



设置恒流源电流200ma,开始放电,这个过程中间隔的测量各个测量点电压
此时电源电压



比较器反向端电压



比较器输出端电压



在锂电池电压到了4.46v时,比较器输出状态反转了,输出电压为2.24v



这时led亮了



看看这时比较器反向输入端电压,为90mv,为什么会这样呢,
看上面电路图,比较器进入反转临界时,输出渐渐升高,使比较器的
回差三极管Q4导通,这里去掉了100k的电阻,所以Q4进入饱和状态,CE间电压大概也就这个数值了



因为这是没有控制恒流源,所以人工调小恒流源,
这时锂电池电压升高(这个锂电是废电池,内阻很大),
但是也改变不了比较器的输出状态了,输出还是高电平



再试验一次,这次调150ma恒流放电
比较器反向端电压



放电过程中监测电压



放电过程中监测电压



大概在3.46-3.45v时,比较器反转,反向输入端电压被拉低



输出端



楼下继续连接控制部分与恒流源,继续测试


[ 此帖被人艰不拆了在2018-09-01 10:29重新编辑 ]
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只看该作者 2楼 发表于: 09-01
有了前面的测试结果就可以
把比较器的输出与恒流源间的控制电路连接上,进行完整的测试了
因为已经证明了比较器的功能是没问题的

这次换一个充满的lg锂电池测试,调恒流为500ma



放电中



放电中,还是存在恒流值缓慢减小的问题,这个先放一下,目前,主要是测试关闭能力



放电中,



放电中,3.5v了,放了1000mah左右了



放电中,3.47v了,我也不知道实际低压阈值了,理论上是3.2v的
这时放了1170mah



期间干点别的事情,回头一看,不知何时恒流源已经被关闭了
这时放了1290mah,与上一个拍照点差100多mah,那就是间隔大概10多分钟吧
推断应该大致在3.44v左右关闭的,可见关断后锂电电压回升了,幅度大约200mv吧


再测下各点电压,比较器反向端



比较器输出端,这个肯定比当时要高些,估计当时2.2v多吧



这是我的记录,哈哈左边是锂电电压,右边是比较器反向端电压




下面是这个实际电路的仿真分析



不连接那个电容仿一下



示波器波形,红线是锂电电压,黄线是恒流源检流电阻电压



当前时点,因为这是锂电池升压过程,实际没有这个过程,没用处,就不管了



这个时点开始才是模拟锂电放电过程,当前电压3.66v
恒流电阻电压280mv,相当于560ma恒流




接近反转点了,这是锂电电压3.19v,恒流没变



反转后时点,锂电池电压回升到大概3.4v,恒流源截止



再往后,不管锂电池电压怎么波动,恒流源都不能开启了
只能断开电源再次上电才行



接上电容c2,看看仿真有什么变化,也是能实现功能



可见接上电容后,比较器输出就不是很陡了,锂电的电压升高也不是突变性的了,
都成了缓变型的



到这里,锂电池的放电关断功能是基本可以实现了,但是电压阈值还是有些高,调到
3.2v比较合适,哈哈,这个应该好办,另一个问题是解决恒流值不太稳定的问题
,这个还得研究一下,究竟什么引起的

这个帖子之所以写这么多,不是为了说明电路多么好,因为我也是门外汉,哈哈
,只是告诉比我还门外的坛友们一个解决问题的思路与方式和一个不轻言放弃的重要性!!!





[ 此帖被人艰不拆了在2018-09-01 11:18重新编辑 ]
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在线邓穿石

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只看该作者 3楼 发表于: 09-01
这个沙发我要了
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人艰不拆了 M币 +20 多谢,您的那个电路很精妙啊,很有启示! 09-01
离线zx61107

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只看该作者 4楼 发表于: 09-01
电压用OW18蓝牙记录更直观方便。

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只看该作者 5楼 发表于: 09-01
回 zx61107 的帖子
zx61107:电压用OW18蓝牙记录更直观方便。 (2018-09-01 11:49) 回 zx61107 的帖子

哈哈,还没下载app呢,有电脑上能用的软件吗
离线zx61107

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只看该作者 6楼 发表于: 09-01
用手机设定好记录参数,等完了再来读取记录真的很方便啊。电脑上用需购买厂家专门的蓝牙适配器,估计是自带握手协议的,普通电脑蓝牙识别不了。
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michael9258 M币 +10 精彩回帖 09-02

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zx61107:用手机设定好记录参数,等完了再来读取记录真的很方便啊。电脑上用需购买厂家专门的蓝牙适配器,估计是自带握手协议的,普通电脑蓝牙识别不了。 (2018-09-01 12:34) 回 zx61107 的帖子

哈哈,我的手机只能拍照,版本太低装不了
离线taoshptao

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只看该作者 8楼 发表于: 09-01
人尖天天好闲啊

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离线温力口

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只看该作者 9楼 发表于: 09-01
谢谢分享。。。。。有纸上谈兵之大道理,有实物验证之数据, 我不扶大妈了。。。。。