大电流恒流源放电回路及其分析

摘要：在经济飞速发展的今天，各种大容量可高倍率放电的电池的需求量越来越多，在使用前，都需要放电测试，而通常的测试设备电流值太小，如何实现大电流恒流放电，同时又经济、安全、可靠，大电流和小电流放电对电路的要求差别很大，放电回路需要重点考虑。本文针对大电流恒流放电回路进行设计，并对其实际问题进行分析。

关键词：恒流源 放电

0 引言

随着电池使用的迅速增长，对电池产业化生产及产品质量提出了更高的要求。在电子信息时代，对移动电源的需求快速增长，对高容量、大电流工作的电池的需求越来越大。特殊的大容量可高倍率放电的电池的使用也越来越多。因此电池厂也就需要大电流的电池检测设备。本文根据电池的特点，设计了放电电流可达50a的放电电路。此电路经济、实用，简单、安全、可靠。

1 恒流放电机理

此电路需要实现的功能是可以稳定的恒流，放电电流范围： 1a～50a 分200ma级可设置。要实现这两个功能，其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。

1.1 控制回路 放电的方式为恒流放电，根据需要设置电流，根据需要送来的控制数据，对电池放电进行实时控制。电流值从1a到50a可调。要实现50a这么大的电流，考虑管子的选取以及散热的需求，一路放电回路很难实现，因此采用两路并联的放电回路实现，要控制这两路并联的回路，根据显示要求电流并不需要连续可调，可以采用数字电位器9312提供可控的电位给放电回路。

此电路实现的功能是可以稳定的恒流，放电电流范围：1a～50a分200ma级可设置。要实现这两个功能，其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。

根据实际需要的设定，控制数字电位器9312向运放tl062提供需要的电位。实现放电电流分级设置，每级为200ma。

1.2 恒流放电回路 如果恒流放电时的电流不够稳定，对电池的测试有影响，因此恒流源电路采用负反馈恒流源电路，如图所示，由运算放大器、基准电压源和大电流mos管负载组成，它的电流由基准电压决定，运放电路工作在负反馈放大状态[1]。mos管工作在放大区。根据需要对电流值进行预制，采用合适的处理器输出相应的数字信号，通过数字电位器的基准电压，压控恒流源输出相应的电流，压控恒流源时闭环负反馈系统，实现恒流，电流需要采样后经a/d转换反馈到处理器，处理器根据反馈信号调整控制信号[2]。使用此种负反馈，实际测试时，放电电流测量准确度可达：±（0.5fs+0.3rd）%，实际电流表读数与显示测量小数点后一位有效数字相同。

此压控恒流源电路采用双运放和两个独立控制的mos管组成，电流大小由运放的同相输入端决定，因电流较大故采用两组独立工作的电路。在多个电池同时放电时，采用循环采样的方式，采样电池两端的工作电压和两路放电电阻上的电压；电流采用计算的方法获得，采样放电电阻的电压，电流由电压和电阻计算得到，由于电阻的值不一定很一致，可以采用软件校准。采样完成后将数据送回主控制板后对电流进行实时控制。经实验验证，此电路稳定性很好，在50a电流放电时每路的电流都很稳定。

mos管采用irf3710，irf3710参数：rds(on)=0.025 id=57a，v

gs：±20v[3]。只要采取足够的散热措施，irf3710完全可以满足需要。要在短时间将电池能量释放出来，对散热设备的设计需要充分考虑。mos管与散热器之间可以采用导热绝缘的钢片，因为此电路是大电流放电，会在短时间内将电池能量以热能的形式释放，因此在使用时还需要考虑采用风扇散热。

在进行采样设计时，要考虑到两路电路很难做到完全对称，电流采样采用两路分别采样，在10a以下，单路导通，10a以上，两路同时导通。由于电流很大，不能直接采样，需要接采样电阻r13和r28，放电回路的r1和r30的阻值很小，在62mω左右，采用?铜丝做成，由于此部分不能做到完全一致，因此计算的电流不准，这方面需要通过软件校准。通过软件校准后，工作情况良好，达到实际需要和精度要求。

2 结语

此回路采用两个数字电位器实现对放电电流的控制，采用压控恒流源负反馈电路实现大电流放电功能。使用并联回路，如果需要更大电流时，可以再并联恒流源回路。在控制过程中采用需要的处理器，合理设计接口电路和解决散热问题，就可以使用在各种大电流放电的电池检测设备中。

参考文献：

[1]崔玉文，艾学忠，杨潇.实用恒流源电路设计[j].电子测量技术.2002年第五期：25-26.

[2]李婷婷，李洪波.数控大功率精密恒流源设计[j].通信电源技术.2006年9月.第23卷第5期：35-37.

[3]irf3710..