PICOTEST 高传真电池量测_搜好货·B2B资讯

PICOTEST 高传真电池量测快讯

2020-07-13 13:44:33 来源：搜好货

高传真电池量测

高传真电池量测

随着行动电子产品日益普遍，产品研发时选用的电池效能与特性也成为重要的考量，电池有许多种不同的材质类型，他们的放电曲线与阻抗也都有不小的差异。有些电池的特性较适合用在高电流放电的应用，有些则适合用在＂待机＂的应用。不恰当的应用将会对电池或连接的电子设备造成严重损坏，甚至造成危险。

许多工程师会认为电池是零阻抗或是无限大的电容，然而这并不正确。大多数的电池是非WM的装置，他们与其他电子元件一样有着电感性与电容性的要素，此外电池的内部阻抗通常也与频率相关联。

结合使用任意波形产生器、网络阻抗分析仪与固态电流注入器等设备，我们能够简单做出几项电池特性的量测。

测试步骤

· 撷取出趋近放电曲线的多项式

· 扫描20颗电池，单一电池或温度。(使用数位电表扫描卡)

· 在频率从1Hz - 40MHz下，测量电池的阻抗

· 测量电池动态时域响应

· 使用任意波形产生器，制出放电曲线

· 转换示波器量测的波形至任意波形产生器上

使用设备

· Picotest M3500A 六位半电表／资料撷取元件

· Omicron Lab Bode 100 矢量/网络/阻抗分析仪

· Picotest J2111A 固态电流注入器

· Keysight DSO60104A 高速数位示波器

· Picotest G5100A 任意波形产生器

图1 – 使用9.6V 700mAh Ni-Cd与3.7V 110mAh Li-Po作电池测试

在范例中，我们使用两颗常用的电池来作电池量测，一颗为9.6V 700mAh Ni-Cd电池，另一颗为3.7V 110mAh Li-Po电池。

放电曲线

M3500A 六位半数位电表除了能做稳定精确的电气量测外，还能搭配10或20通道的扫描卡使用，让电表成为量测资料的撷取元件，M3500A也能够直接在Excel中操作，设定取样率及记录时间，量测资料笔数只受到Excel的限制，适合用来做大量测试资料的统计。

图2 – PT Link能在Excel中直接操作M3500A的功能

放电曲线的拟合

M3500A PT Link软件也能够自动产生记录资料绘图。

图3 – 3.7V 110mAh Li-Po 电池 (E flite)的电压 vs放电时间(分钟)

在Excel中，能够使用trend line功能来取得量测资料的拟合曲线(curve fit)。上图的放电曲线以每30秒一次的电压采样率，测试约200分钟。在Excel中，能够自动得出拟合曲线的多项式与回归常数，并附加至图表中，其他所有Excel图表格式工具也都能够使用。藉由观察放电曲线，可对不同的应用挑选适合的电池材质。

电池动态时域量测

由于电流注入器可作为负载，使用Picotest G5100A任意波形产生器或Omicron Lab Bode 100 网络/阻抗分析仪作调变，让我们能够在时域(瞬时量测)或频域中，测量电池的阻抗，由于电流注入器有着DC 到 40MHz 的频宽，比一般电子负载更快，能够描绘出高频下产生的寄生效应。

使用Picotest G5100A 控制电流波形，让电池的电流脉冲约20mA，再用Keysight DSO60104A 1GHz 数位示波器(DSO)观察电池电压的变化，由于电流注入器有着20 ns的上升时间，相较于100 ns的上升时间更显得注入器速度的重要。

图4 – 3.7V 110mAh Li-Po电池(E Flite) 20mA 电流脉波 20 nSec vs 100 nSec

图5 - 低速量测，二次寄生效应没显现出来(然而他们仍会造成我们电路损坏)

图6 – 9.6V 700mAh Ni-Cd 上下缘20ns 40mA的步阶瞬时响应显示出比 Li-Po电池较高的阻值。

电池阻抗

电流注入器内部包含一个可选用的25mA偏移电流，能够直接与网络阻抗分析仪连接，电流注入器提供的高传真度50 Ohm 电流监测讯号，使用同轴电缆与分析仪的电流讯号端口CH1连接，同时使用分析仪的CH2测量电池电压，其相除结果(Gain)就是电池阻抗。根据电池与电流注入器的连接方式与电池阻抗，建议使用差动式探棒来免除电缆线对量测结果的影响。