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S型源表用于電池循環(huán)充放電IV測(cè)試
概述
可充電電池或二次電池常用來取代電子設(shè)備，如筆記本電腦、視頻游戲控制器、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和遙控器中使用的一次性電池。為了改進(jìn)或取代現(xiàn)有電池技術(shù)，研究人員正在研究延長(zhǎng)電池壽命同時(shí)降低充電電池成本的方法。常見的可充電電池種類包括鋰離子電池、鎳氫電池和鎳鎘電池。通常利用放電和充電循環(huán)來對(duì)二次電池特征進(jìn)行測(cè)試。循環(huán)測(cè)試提供電池的有關(guān)信息，如內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)、容量、可用周期數(shù)及壽命。在生產(chǎn)測(cè)試中，往往通過充電/放電循環(huán)來驗(yàn)證電池的性能指標(biāo)，并確保其沒有缺陷。
典型的電池充電/放電測(cè)試設(shè)置通常包括可編程電源、電子負(fù)載、電壓表和電流表。這些系統(tǒng)需要眾多軟件和硬件配置，以實(shí)現(xiàn)工作測(cè)試臺(tái)中所有儀器的同步。而多功能數(shù)字源表的出現(xiàn)，*解決了以上難題。S型數(shù)字源表集合電壓源、電流源、電壓表、電流表、電子負(fù)載的功能于一身，支持四象限工作，可作為源或負(fù)載。廣泛用于各類精密器件的測(cè)量。S型數(shù)字源表具有拉/灌電流以及測(cè)量電壓和電流的靈活性，使得它們非常適合電池的電流循環(huán)方案，只需一部S型源表而非整架設(shè)備。
電池充電/放電
恒定電流充電和放電的速率定義為電池容量，即電池可以存儲(chǔ)的電荷數(shù)量。電池容量由可用毫安小時(shí)(mAH)來說明，應(yīng)當(dāng)用放電或負(fù)載、電流來表示。在1小時(shí)內(nèi)對(duì)整個(gè)電池進(jìn)行放電時(shí)的放電電流稱為C速率。例如，額定1000mAH的電池，如果以1C速率放電，那么它在1小時(shí)的輸出即為1000mA。如果500mAH電池在50mA時(shí)放電，然后以C/10(0.1C)速率放電，那么它可以作為50mA源供電10小時(shí)。
測(cè)試說明
對(duì)于充電和放電循環(huán)，S型觸摸屏數(shù)字源表可以配置為源電壓并測(cè)量電流。下圖給出簡(jiǎn)化的充電和放電循環(huán)電路示意圖。
電池充電通常使用恒定電流。利用數(shù)字源表可以實(shí)現(xiàn)充電，即把它作為電壓源，設(shè)置電池額定電壓，并設(shè)置期望的充電電流,作為電流限幅。測(cè)試開始時(shí)，電池電壓低于數(shù)字源表儀器的電壓輸出設(shè)置。因此，在這個(gè)壓差作用下，電流立刻達(dá)到用戶定義的電流限幅。當(dāng)達(dá)到電流限幅時(shí)，數(shù)字源表儀器就作為恒流源，直到達(dá)到設(shè)定的電壓電平。隨著電池*充電，電流將下降，直到達(dá)到零或接近零。為了預(yù)防安全隱患或損壞電池，必須注意不要過度充電。
當(dāng)電池放電時(shí)，數(shù)字源表作為阱，因?yàn)樗碾娔芏皇翘峁╇娫础?shù)字源表儀器電壓源設(shè)置為低于電池電壓，電流限幅設(shè)置為放電速率。當(dāng)輸出啟用時(shí)，電流從電池流入數(shù)字源表儀器的高電平端口。因此，電流讀數(shù)將是負(fù)數(shù)。放電電流應(yīng)當(dāng)保持恒定，直到電池電壓下降至數(shù)字源表儀器的電壓源設(shè)定值。
與電池連接
為了建立測(cè)試，需將S型觸摸屏數(shù)字源表與電池進(jìn)行連接，如下圖所示。將儀器端口與電池進(jìn)行4線或程控檢測(cè)連接，以可以消除引線電阻的影響。這樣，測(cè)得的電池電壓盡可能接近其端口電壓。
數(shù)字源表儀器的Force HI和Sense HI輸出端子與電池(+)端子相連，其Sense LO和Force LO輸出端子與電池(–)端子相連。當(dāng)數(shù)字源表輸出關(guān)閉后，確保其設(shè)置在高阻抗(High Z)輸出關(guān)閉狀態(tài)。選定高阻抗(High Z)輸出關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)輸出關(guān)閉時(shí)，將開啟輸出繼電器。這將防止輸出關(guān)閉后電池出現(xiàn)泄漏。要將輸出關(guān)閉狀態(tài)設(shè)置為高阻抗，首先按壓MENU按鍵，然后選擇源設(shè)置，在選擇高阻抗，最后按壓HOME按鍵。
自動(dòng)放電循環(huán)
電池的充電和放電循環(huán)通常需要幾個(gè)小時(shí)，因此自動(dòng)化測(cè)試非常重要。利用儀器的任何通信接口(GPIB、USB或以太網(wǎng))，都可執(zhí)行測(cè)試。程控通信接口的后面板連接位置如下圖所示：
為實(shí)現(xiàn)充電和放電，應(yīng)當(dāng)對(duì)數(shù)字源表儀器進(jìn)行設(shè)置，執(zhí)行以下步驟：
1. 設(shè)置4線配置測(cè)量。
2. 設(shè)置數(shù)字源表儀器測(cè)量電流，使得用戶可以監(jiān)視負(fù)載電流。
3. 使用高阻抗輸出關(guān)閉。當(dāng)Output（輸出）關(guān)閉后，這個(gè)輸出關(guān)閉狀態(tài)將開啟輸出繼電器。這將防止電池連接后輸出關(guān)閉時(shí)電池出現(xiàn)泄漏。
4. 設(shè)置數(shù)字源表一起的輸出電壓。即使儀器設(shè)置為輸出電壓，它仍將在恒流模式運(yùn)行，因?yàn)樵谶_(dá)到期望電壓之前，它將處于電流限幅之內(nèi)。對(duì)于電池充電，VS > VB。對(duì)于電池放電，VS < VB。
5. 開啟電壓源回讀功能，使得電池充電或放電時(shí)，數(shù)字源表電壓能夠測(cè)量電池電壓。
6. 將電流限幅設(shè)置為電池充電或放電的電流水平。這是測(cè)試的負(fù)載電流。
7. 回讀負(fù)載電流、源回讀電壓以及相應(yīng)的時(shí)間戳。
8. 監(jiān)視電壓，直到電池電壓達(dá)到期望的電壓電平，并停止測(cè)試。
除了通過總線監(jiān)視讀數(shù)，在測(cè)試過程中，S型數(shù)字源表還能同時(shí)通過用戶界面，顯示負(fù)載電流、電池電壓以及經(jīng)歷的測(cè)試時(shí)間。請(qǐng)看在S型儀器顯示屏上呈現(xiàn)的大字體、易讀測(cè)量結(jié)果
結(jié)束語
S型觸摸屏數(shù)字源表是對(duì)可充電電池的充電和放電循環(huán)進(jìn)行測(cè)試的理想工具，因?yàn)樗哂芯_地4象限、高功率輸出，能夠精確地測(cè)量電流和電壓。利用單一儀器進(jìn)行電池測(cè)試，不僅簡(jiǎn)化測(cè)試設(shè)置，縮短編程時(shí)間，而且節(jié)省機(jī)架空間。