圖1：SDL1000X電子負載

01  用電子負載CC模式測試的優(yōu)勢

蓄電池和直流電壓源是現在常用的電源，廣泛應用在手機、相機、小家電甚至汽車(chē)上。在蓄電池的生成測試環(huán)節，需要測試蓄電池的電池容量、循環(huán)壽命、充放電時(shí)間等參數，以保障產(chǎn)品的性能。而在這些測試過(guò)程中，往往需要讓蓄電池以指定的電流恒流放電。在傳統的生產(chǎn)中，由于蓄電池放電會(huì )造成電池兩端的電壓不斷下降，如果要維持輸出恒定電流，我們就需要不斷地減小放電電阻。這很難通過(guò)人工的手動(dòng)操作來(lái)精確控制，但使用電子負載的恒流模式就可以完美解決這個(gè)問(wèn)題，既可以減少工人的工作量，也能提高測試的精度。同樣的測試中，在手動(dòng)測量電壓源時(shí)，我們常常需要調整負載電阻值，來(lái)實(shí)現不同電流電壓的輸出，十分繁瑣。利用直流電子負載的CC模式之后，可以簡(jiǎn)單地控制電流，就可以實(shí)現電壓源的電壓測試。

02  電子負載CC模式原理

恒流模式是電子負載讓輸出源持續輸出一個(gè)不受輸出源電壓影響的恒定電流，其工作原理如圖2所示。圖中UL是外加的負載電壓，IL是直流電子負載提供的負載電流，Eref是基準電壓，RD是檢測電阻，由于負載電流IL＝Eref/RD，而電阻RD固定不變，所以負載電流IL只與基準電壓Eref的大小有關(guān)而與負載電壓UL無(wú)關(guān)。負載電流IL流經(jīng)電阻RD得到的電壓作為誤差放大器A的一個(gè)信號，可變基準電壓Eref作為誤差放大器A的另一個(gè)信號，改變基準電壓Eref的值可通過(guò)誤差放大器A來(lái)控制流過(guò)功率晶體管Q上的負載電流的大小。若基準電壓Eref保持在某一值上，則無(wú)論負載電壓UL如何變化，負載電流IL都維持在一個(gè)恒定的電流值。

                                   圖2：CC模式原理

03  電子負載CC模式在電池測試中的應用

鋰電池循環(huán)壽命測試方案

在電池生產(chǎn)中，電池的循環(huán)壽命是電池測試中的重要環(huán)節。以GJ-156192-2S1P 5000mAh聚合物鋰離子電池為例，電池容量：5000mAh；額定電壓：7.4V；充電上限電壓：8.74V；充電模式為恒流恒壓充電至8.4V（標準，0.2C）；放電模式為恒流恒壓放電至5.5V；為了測試電池的循環(huán)壽命，需以0.2C充電至8.4V再用0.2C放電至5.5V，當放電電容電量降至初始容量的80%，則認定整個(gè)過(guò)程的時(shí)長(cháng)為該電池的循環(huán)壽命。

為了實(shí)現此目的，我們需要的儀器為：SPD3000X系列可編程直流電源，SDL1000X電子負載和一臺PC。

測試的流程為：PC檢測電子負載所測量的電池數據，對其分析電量是否達到8.4V；如達到8.4V，可直接控制電子負載進(jìn)行放電，如未達到，則控制SPD3000X對電池進(jìn)行充電，當電子負載檢測到電池電壓降至5.5V時(shí)，停止放電，判斷電池放電容量：若大于80%，則PC控制電源為電池充電，充至8.4V后停止充電，再由電子負載繼續放電，直到檢測到放電電容量降至初始容量的80%，此測試結束，PC記錄測試的次數。

由此可全程由程序控制電池循環(huán)壽命測試。

                           圖3：電池循環(huán)次數測試流程圖

電池放電測試

為了測試電池的放電過(guò)程，我們使用一塊鋰電池和一臺SDL1030X直流負載來(lái)進(jìn)行測試。電池的輸出端連接到電子負載的輸入端，注意正負極的匹配。在電子負載一端我們選擇AUX，選擇Battery，進(jìn)去到我們的功能設置界面，選擇CC模式，選擇需要設置的恒定放電值，還可以選擇終止電壓、放電電容和放電時(shí)間等參數。由于測試電壓為鋰電池，所以設置截止電壓為鋰電池的一般最低工作電壓3V，結合電池的使用環(huán)境，設置恒流電流為0.1A。打開(kāi)電子負載，開(kāi)始電池容量測試。

                                  圖4：電子負載連接

測試開(kāi)始時(shí)，直流電子負載非常準確地控制電流，實(shí)時(shí)記錄當前損耗的電池容量。隨著(zhù)電池電壓下降，電子負載及時(shí)準確地進(jìn)行調整，穩定電流在0.1A。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電壓下降到設置的3V以下，電子負載立刻停止了測試。通過(guò)電子負載的界面，我們可以查看電池的容量。在這次電池容量測試中，電池測試的容量為137mAh，放電時(shí)間為1小時(shí)22分。

                                     圖5：測試結果圖片

04  直流電壓源恒壓模式負載調整率測試

額定輸入電壓的情況下，在滿(mǎn)載范圍內改變輸出負載的大小，測試此時(shí)的輸出電壓相對于設定值的百分比。這反映了在改變負載的條件下，電路維持預定輸出電壓的能力。一般稱(chēng)為負載調整率，公式如下：

設備連接與測試

這次使用的設備是SPD3303X直流電源、SDM3055萬(wàn)用表和SDL1030X直流電子負載。

連接測試：測試環(huán)境為實(shí)驗室，測試溫度為室溫。

SPD3303X使用220V AC供電，其輸出端接在電子負載的測試端子上，萬(wàn)用表的表筆接在電源輸出端子的正、負極。注意固定好萬(wàn)用表的表筆，否則會(huì )影響測試結果。

打開(kāi)各個(gè)設備的電源，電子負載設置為恒流模式，萬(wàn)用表設置為DCV檔位的自動(dòng)量程。（此次測試，只以SDP3303X 5V恒流輸出電壓作為測量實(shí)例，其他恒流檔位輸出可參考本次測試。）

在參數設置上，SPD3303X設置為5V/3.2A，打開(kāi)輸出，可以從萬(wàn)用表上讀取出此時(shí)電源空載時(shí)的輸出參數。接下來(lái)，依次設置電子負載為0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、3.2A，然后依次記下萬(wàn)用表的讀數。

                                      圖6：電源負載調整率連接測試

 測試結果

通過(guò)上面的測試，從萬(wàn)用表得到了以下數據：

                                                                     表1：測試結果記錄

利用測試得到的數據，我們可以根據前面的公式進(jìn)行計算：SDP3303X的恒壓模式負載調整率為0.0125%，符合產(chǎn)品規格標準：0.01%+2mV。

05  結論

在以上的測試中，直流電子負載都發(fā)揮了巨大的作用，不但減少了以往手動(dòng)測試的低效，提高了測試的效率，改進(jìn)了測試的流程，也使得整個(gè)過(guò)程更為自動(dòng)化，方便測試與數據的管理，為現在的多元化電子測試提供了一個(gè)新的測試方法。

來(lái)源：鼎陽(yáng)智庫