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行完全测试是一项非
常棘手且耗费时间的
工作,不仅仅限于对电流或电压值进行检验。
  测试时,应该在整个工作范围对充电器进行分段检测:包括

CC 阶段、从 CC 到 CV 的

切换、充电终止等。如上所述,测试的理想情况是采用常规充电器的负载:即

Li+电池。然而,

由于充电过程需要一小时甚至更长时间,使用锂电池进行测试非常耗时。根据具体测试条件
的不同:例如大容量电池

+慢速充电,小容量电池+快速充电以及其它可能组合,测试时间

也不尽相同。
  此外,充电过程无法在保证不损坏电池的前提下提高充电电流,因为充电电流受电池
最大充电速率

(即快速充电电流)的制约。对于消费类产品常用的电池,很少规定电流大于 1C 

(在 1 小时内将电池完全放电的电流)。因此,大多数情况下完成整个充电周期所需要的时间
往往超过两小时。如果需要重复测试,则需要将电池完全放电

 — 这一过程仅仅比充电稍微

短一些。或者,必须能够随时备有完全放电的电池。
  另外可以使用一个模拟的理想负载替代真实电池进行负载测试。仿真时,应验证电路的
直流响应和动态稳定性。然而,使用功率测试所用的标准负载进行电池仿真非常困难。与大
多数电源测试使用的负载不同,电池不能简单地当作电阻或固定地吸入电流。如上所述,必
须在整个工作范围内进行分段测试。以下介绍的

Li+充电器测试电路完全满足这些要求。

  选择电池模型负载
  我们先讨论两个必须考虑但最终放弃的建模方法。电池负载建模的方法之一是:使用一
个具有源出

(放电)和吸入(充电)电流能力的电压源与代表电池内阻的电阻串联。由于 Li+电池

要求精确控制终止电压和充电电流,目前所有

Li+充电器实际上是稳压电源转换器。

  此外,由于稳压电源变换器

(充电器)的稳定性取决于负载(电池)的动态特性,因此必须

选择一个与模型非常相似的负载。否则,测试只能验证充电器本身的

V-I 特性。

  如果只是进行一次性测试,可以使用并联型稳压器与电阻串联,这足以模拟电池的内
阻,并且,这一简单的电池模型完全可以满足测试要求。这种方法的优势是由充电器本身供
电。然而,更严格的测试需要更精确的模型。该模型采用内部电压源,电压值是充电过程中
供给电池的总电荷的函数。
  用恒流源对电池充电时电压将不断变化,以一定的正斜率上升。这是由于放电和其它电
池内部化学变化过程中,电池正极周围累积的极化离子逐渐减少。因此,充电器的工作点取
决于电池连接时间的长短,以及电池的工作历史。用大多数电子实验室能够找到的通用器件
构建负载,以模拟这一复杂负载的模型很困难。
  需要经常对充电电路进行测试,或必须详细描述电路特性时,准确模拟充电过程的电
池非常有用。模拟过程需要连续扫描充电器的所有直流工作点。模拟电路还要显示结果,使
操作人员可以查找问题、故障和干扰。如果模拟电路能够提供电池电压输出和信号,这些结
果可以直接作为示波器信号。测试速度可以加快

(从几小时到数十秒),并可根据需要进行多

次反复,比用真正的电池测试更方便。然而,测试速度加快后对确定充电电源的热效应不利。
因此,可能需要额外的长时间测试,以便与充电电源和调节电路的热时间常数相吻合。
  建立电池模型负载
  图

2 电路模拟的是单节锂离子电池。充电器 CC 阶段的终止充电电压和快速充电电流由

充电器设置决定。仿真器初始化时,可设置完全放电条件下内部电池电压为

3V,但该电压

可以提升到

4.3V,以测试过充电情况。3V 初始值通常用于低电池电压关断电路(用来终止锂

离子电池放电过程

)。这种设计专门针对终止充电压为 4.2V 的标准 CC-CV 锂离子电池充电

器。该设计调整起来很容易,能够适应非标准终止电压和完全放电电压的测试。测试时充电
器用高达

3A 的充电电流驱动仿真电路,受功率晶体管功耗的限制。图 2 电路模拟了电池电

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