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S型源表用于電池循環(huán)充放電IV測試
概述
可充電電池或二次電池常用來取代電子設(shè)備，如筆記本電腦、視頻游戲控制器、手機、數(shù)碼相機和遙控器中使用的一次性電池。為了改進或取代現(xiàn)有電池技術(shù)，研究人員正在研究延長電池壽命同時降低充電電池成本的方法。常見的可充電電池種類包括鋰離子電池、鎳氫電池和鎳鎘電池。通常利用放電和充電循環(huán)來對二次電池特征進行測試。循環(huán)測試提供電池的有關(guān)信息，如內(nèi)部化學物質(zhì)、容量、可用周期數(shù)及壽命。在生產(chǎn)測試中，往往通過充電/放電循環(huán)來驗證電池的性能指標，并確保其沒有缺陷。
典型的電池充電/放電測試設(shè)置通常包括可編程電源、電子負載、電壓表和電流表。這些系統(tǒng)需要眾多軟件和硬件配置，以實現(xiàn)工作測試臺中所有儀器的同步。而多功能數(shù)字源表的出現(xiàn)，*解決了以上難題。S型數(shù)字源表集合電壓源、電流源、電壓表、電流表、電子負載的功能于一身，支持四象限工作，可作為源或負載。廣泛用于各類精密器件的測量。S型數(shù)字源表具有拉/灌電流以及測量電壓和電流的靈活性，使得它們非常適合電池的電流循環(huán)方案，只需一部S型源表而非整架設(shè)備。
電池充電/放電
恒定電流充電和放電的速率定義為電池容量，即電池可以存儲的電荷數(shù)量。電池容量由可用毫安小時(mAH)來說明，應當用放電或負載、電流來表示。在1小時內(nèi)對整個電池進行放電時的放電電流稱為C速率。例如，額定1000mAH的電池，如果以1C速率放電，那么它在1小時的輸出即為1000mA。如果500mAH電池在50mA時放電，然后以C/10(0.1C)速率放電，那么它可以作為50mA源供電10小時。
測試說明
對于充電和放電循環(huán)，S型觸摸屏數(shù)字源表可以配置為源電壓并測量電流。下圖給出簡化的充電和放電循環(huán)電路示意圖。
電池充電通常使用恒定電流。利用數(shù)字源表可以實現(xiàn)充電，即把它作為電壓源，設(shè)置電池額定電壓，并設(shè)置期望的充電電流,作為電流限幅。測試開始時，電池電壓低于數(shù)字源表儀器的電壓輸出設(shè)置。因此，在這個壓差作用下，電流立刻達到用戶定義的電流限幅。當達到電流限幅時，數(shù)字源表儀器就作為恒流源，直到達到設(shè)定的電壓電平。隨著電池*充電，電流將下降，直到達到零或接近零。為了預防安全隱患或損壞電池，必須注意不要過度充電。
當電池放電時，數(shù)字源表作為阱，因為它消耗電能而不是提供電源。將數(shù)字源表儀器電壓源設(shè)置為低于電池電壓，電流限幅設(shè)置為放電速率。當輸出啟用時，電流從電池流入數(shù)字源表儀器的高電平端口。因此，電流讀數(shù)將是負數(shù)。放電電流應當保持恒定，直到電池電壓下降至數(shù)字源表儀器的電壓源設(shè)定值。
與電池連接
為了建立測試，需將S型觸摸屏數(shù)字源表與電池進行連接，如下圖所示。將儀器端口與電池進行4線或程控檢測連接，以可以消除引線電阻的影響。這樣，測得的電池電壓盡可能接近其端口電壓。
數(shù)字源表儀器的Force HI和Sense HI輸出端子與電池(+)端子相連，其Sense LO和Force LO輸出端子與電池(–)端子相連。當數(shù)字源表輸出關(guān)閉后，確保其設(shè)置在高阻抗(High Z)輸出關(guān)閉狀態(tài)。選定高阻抗(High Z)輸出關(guān)閉狀態(tài)，當輸出關(guān)閉時，將開啟輸出繼電器。這將防止輸出關(guān)閉后電池出現(xiàn)泄漏。要將輸出關(guān)閉狀態(tài)設(shè)置為高阻抗，首先按壓MENU按鍵，然后選擇源設(shè)置，在選擇高阻抗，最后按壓HOME按鍵。
自動放電循環(huán)
電池的充電和放電循環(huán)通常需要幾個小時，因此自動化測試非常重要。利用儀器的任何通信接口(GPIB、USB或以太網(wǎng))，都可執(zhí)行測試。程控通信接口的后面板連接位置如下圖所示：
為實現(xiàn)充電和放電，應當對數(shù)字源表儀器進行設(shè)置，執(zhí)行以下步驟：
1. 設(shè)置4線配置測量。
2. 設(shè)置數(shù)字源表儀器測量電流，使得用戶可以監(jiān)視負載電流。
3. 使用高阻抗輸出關(guān)閉。當Output（輸出）關(guān)閉后，這個輸出關(guān)閉狀態(tài)將開啟輸出繼電器。這將防止電池連接后輸出關(guān)閉時電池出現(xiàn)泄漏。
4. 設(shè)置數(shù)字源表一起的輸出電壓。即使儀器設(shè)置為輸出電壓，它仍將在恒流模式運行，因為在達到期望電壓之前，它將處于電流限幅之內(nèi)。對于電池充電，VS > VB。對于電池放電，VS < VB。
5. 開啟電壓源回讀功能，使得電池充電或放電時，數(shù)字源表電壓能夠測量電池電壓。
6. 將電流限幅設(shè)置為電池充電或放電的電流水平。這是測試的負載電流。
7. 回讀負載電流、源回讀電壓以及相應的時間戳。
8. 監(jiān)視電壓，直到電池電壓達到期望的電壓電平，并停止測試。
除了通過總線監(jiān)視讀數(shù)，在測試過程中，S型數(shù)字源表還能同時通過用戶界面，顯示負載電流、電池電壓以及經(jīng)歷的測試時間。請看在S型儀器顯示屏上呈現(xiàn)的大字體、易讀測量結(jié)果
結(jié)束語
S型觸摸屏數(shù)字源表是對可充電電池的充電和放電循環(huán)進行測試的理想工具，因為它具有精確地4象限、高功率輸出，能夠精確地測量電流和電壓。利用單一儀器進行電池測試，不僅簡化測試設(shè)置，縮短編程時間，而且節(jié)省機架空間。