蓄电系统的设计与实现

黄南芬 余庚

摘 要：本文研究了一种基于LT8714的蓄电系统。该蓄电系统由六个模块组成，工作时结合系统象限控制原理，通过输出电感电流检测信号和误差放大器的输出口信号展开对比，进而实现占空比的控制输出。最后对所研究的蓄电系统展开调试。测试数据表明，该系统输出电压精度较高。

关键词：系统；电路；功能；测试

*基金项目：福建省2020年中青年教师教育科研项目（JAT201066）。

0 引言

随着绿色能源概念的倡导，蓄电池[1]在电动汽车、便携式电子[2]设备、无线充电[3]等应用中具有广阔的市场价值。 为了确保蓄电池在投入使用过程中的安全性和高效性，需要对其进行必要的性能测试。基于此，本文研究了一种蓄电系统用于模拟蓄电池的工作性能[4]，对其电压电流指标进行模拟测试。

1 蓄电模拟系统方案设计

蓄电系统由主控模块、电源模块、显示模块等组成。系统以200 kHz作为开关频率，通过PWM控制为四个象限转换器[5]提供电源和负载调节。PWM控制主要由输入口通过输出电感电流检测信号和误差放大器的输出口信号展开对比，进而实现控制占空比[6]的输出。系统总体架构方案如图1所示。

蓄电系统含四个象限同步PWM DC控制[7]结构。四个象限的实施策略依次是：输出V（+）、I（+）；输出V（+）、I（-）；输出V（-）、I（-）；输出V（-）、I（+）。本次研究的蓄電系统功能工作于第一、第四个象限，即实施电源和负载功能，目标是使输出电压在（-5～5）V范围内可调且误差不超过0.1%。

2 蓄电模拟系统电路设计

考虑到蓄电系统的精度要求，如果通过电位器来调节[8]电压，精度较低。因此电压输出模块主要通过ADuCM361芯片来控制LT8714模块的电压输出动态可调范围。输出电压先由放大电路放大输出，再由ADC采样后送往MCU。ADC模块主要由电压输出采样电路和电流采样[9]电路组成。如图2所示的电压采样电路结构，通过OPA2188双通道运放，将输出电压缩小5倍使采样电压最大值为1 V，再通过ADC检测送到ADUCM361的采集引脚。

如图3所示为电流采样电路图。电流输出后经运放将电压置为1 V。运放过程表征为U=5A*10 mR=50 mV ，运放再将50 mV电压放大20倍后为1 V。

如图4所示为系统的电源模块。采用的是DC/DC双路隔离电源模块WRA1205S-1WR2可将12 V输入电压转化为（+/-5）V隔离输出电压。（+/-5）V主要用于电压电流采样的双通道运放供电，再用稳压模块ASM1117-3V3将+5 V转化为3.3 V，3.3 V主要是给MCU控制模块供电[10]。

3 系统实施

4 系统测试

结合所设计的系统，制定如下步骤的测试过程：（1）在DAC OUT1口接入3.3 V的电压，调整运放电路参数[11]，重置放大倍数将电压降低4倍得到CTRL_V口0.825 V的电压，测量输出电压的精度；（2）Vset电压为0.825 V，根据计算可得应输出3.085 V。这与实测值一致；（3）通过变化运放倍数，收集多组输出电压值。

将所测的输出电流、电压值记录为如下表1、表2。

通过观察表1和表2数据不难看出，输出电流的电压控制在+/-5V的范围内，且误差[12]均不超过0.1‰，精度较高。

5 结语

本文结合蓄电池储蓄特征，展开了以LT8714为基础的蓄电系统模块化研究。研究过程结合系统需求分析，给出了详细的电路模块设计过程。最终对所研究的系统进行测试。实验表明，所设计的系统能够良好的模拟蓄电池工作过程，误差较小。

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