利用吉時(shí)利2400系列數(shù)字源表進(jìn)行電池充放電的測(cè)試過(guò)程分析

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電池被廣泛用于移動(dòng)電話、聽(tīng)力器、電子工具，甚至衛(wèi)星上。根據(jù)電池所使用的不同行業(yè)，其測(cè)試也根據(jù)其化學(xué)特性、尺寸、特殊用途而有所區(qū)別。二次電池（可充電電池）一般需要進(jìn)行放電－充電測(cè)試過(guò)程。二次電池的放電特性是其容量和壽命的重要指標(biāo)，在產(chǎn)品測(cè)試過(guò)程中，進(jìn)行充放電可用來(lái)確保其質(zhì)量，同時(shí)應(yīng)保證測(cè)試電池不被短路。

典型的電池充放電測(cè)試應(yīng)包括程控電源、電子負(fù)載、電壓表、電流表。而Keithley吉時(shí)利2400系列數(shù)字源表由于可激勵(lì)并測(cè)試電流和電壓，故僅一臺(tái)儀器便可完成測(cè)試過(guò)程，從而節(jié)省了空間和編程時(shí)間。

測(cè)試原理：

二次電池根據(jù)不同應(yīng)用可采用不同方法進(jìn)行充放電測(cè)試，本文采用恒壓或恒流方法。

使用恒壓方法，程控電壓源提供一固定電壓，該值與電池電壓相等。電壓源的電流可限定為一安全充電電流值。當(dāng)電池充滿時(shí)，電流會(huì)降低直至為零（或近似為零）。出于對(duì)電池安全考慮，不要過(guò)量充電。過(guò)量充電使電壓低于一規(guī)定的限值，會(huì)增長(zhǎng)充電時(shí)間或損壞電池。

采用恒流方法，程控電流源可提供一額定的電流。電流源將連續(xù)對(duì)電池進(jìn)行充放電直至其到達(dá)一電壓值。

可用恒流方法來(lái)定義電池容量（C）。該容量是電池流出電流對(duì)時(shí)間的積分，從t=0開(kāi)始到規(guī)定的cut-off電壓為止。表達(dá)式為：C=∫ tid t，其單位為安培小時(shí)，同時(shí)注明負(fù)載電流。如：500mA.hour的電池，在50mA下放電，并放電至0.1C（或C/10），500mAh@50mA的電池，可給10mA的負(fù)載供電50小時(shí)。影響電池容量的因素包括電池尺寸、化學(xué)物質(zhì)、溫度、放電比率等。

測(cè)試過(guò)程：

把源表作為恒壓源進(jìn)行充放電 使源表處于恒壓方式，可同時(shí)測(cè)試電流或電壓。電壓源可根據(jù)電池要求設(shè)定到所要求的值，鉗位電流值也可適當(dāng)設(shè)定。當(dāng)源表使電池充電或放電到達(dá)相應(yīng)的電壓值，該儀器便處于電流鉗位狀態(tài)，直到電池達(dá)到所要求的電壓。

把源表作為恒流源進(jìn)行充放電

當(dāng)源表處于恒流時(shí)，可同時(shí)測(cè)量電壓/電流。首先對(duì)該儀器進(jìn)行電流輸出的設(shè)定。當(dāng)充電時(shí)，采用正電流；當(dāng)放電時(shí)，使用負(fù)電流。其鉗位電壓也可進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定。

在充電方式下，鉗位電壓設(shè)定成電池電壓，源表作為恒電流輸出，直到到達(dá)設(shè)定電壓值。在該點(diǎn)時(shí)，儀器將處于鉗位狀態(tài)，而變成恒壓源。在放電方式下，鉗位電壓應(yīng)高于電池電壓。如果其低于或等于電池電壓，源表將鉗位而使電流變大。

放電過(guò)程自動(dòng)測(cè)試：

由于充放電過(guò)程需持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，故用計(jì)算機(jī)程控源表自動(dòng)完成測(cè)試。

使用脈沖電流進(jìn)行充放電

在手機(jī)及尋呼機(jī)中，二次電池在使用中其負(fù)載電流為數(shù)字信號(hào)，故電池要求采用脈沖電流方式進(jìn)行充放電。

用2400系列源表來(lái)產(chǎn)生脈沖電流

例1：產(chǎn)生脈沖電流并監(jiān)控電壓

該例中，電流峰值為-1A（6.7ms），休眠電流為-0.2A（13.3ms），間隔為20ms。在該例中，對(duì)電壓進(jìn)行監(jiān)控，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，一旦電壓到達(dá)規(guī)定值，輸出電流便關(guān)掉。

例2：按GSM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)手機(jī)電池的測(cè)試

根據(jù)GSM協(xié)議，電池發(fā)生的脈沖電流為幾微秒或幾百毫秒。源表可輸出該脈沖電流波形，同時(shí)需另一塊源表進(jìn)行電壓測(cè)試。

多個(gè)電池測(cè)試

由于電池充放電過(guò)程需幾個(gè)小時(shí)，故需要對(duì)若干電池進(jìn)行同時(shí)測(cè)試。在圖1中，可對(duì)40個(gè)電池進(jìn)行測(cè)試。

用一獨(dú)立的電壓表來(lái)對(duì)各個(gè)電池進(jìn)行監(jiān)測(cè)，源表輸出為10mA，同時(shí)給40個(gè)電池供電。Keithley2000表（6{1}over{2}DMM）對(duì)每個(gè)電池電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并可將測(cè)量值與設(shè)定值進(jìn)行比較，同時(shí)可用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。

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