電池探測(cè)設(shè)備是電池制造行業(yè)的必需設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施。隨著電動(dòng)汽車、便攜式消費(fèi)電子等使用對(duì)鋰離子電池的需求不斷新增，鋰離子電池探測(cè)設(shè)備的需求也一路上行。

電池探測(cè)設(shè)備用于在向客戶發(fā)貨之前驗(yàn)證電池的功能和性能。在組裝電池單元或電池包之后，每個(gè)單元非得至少經(jīng)歷一個(gè)完全受控的充電或放電循環(huán)，以初始化該設(shè)備并將其轉(zhuǎn)換為正常工作的儲(chǔ)電設(shè)備。電池探測(cè)設(shè)備的重要功能是對(duì)電池容量、效率、倍率、高溫性能、低溫性能、存儲(chǔ)性能及內(nèi)阻等指標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，關(guān)于電池探測(cè)設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)最緊要的三個(gè)指標(biāo)是充放電精度，成本和轉(zhuǎn)換效率。

關(guān)于電池探測(cè)設(shè)備的核心功能電池充放電，市面上流行的重要有兩種處理方法：使用DSP實(shí)現(xiàn)的數(shù)字方法和使用分立器件搭建的模擬方法。無論是DSP方法還是分立方法都有各自的缺點(diǎn)，DSP方法的軟件開發(fā)難度大，分立方法硬件開發(fā)難度大，導(dǎo)致兩種方法設(shè)計(jì)周期都比較長，總體開發(fā)成本比較高。

為了幫助電池探測(cè)設(shè)備廠商縮短研發(fā)時(shí)間，能將產(chǎn)品快速投入市場，TI近期推出兩套高性能，高集成度，低成本的電池充放電處理方法，分別針對(duì)中大功率(10A～200A)使用和小功率(3A～6A)使用。

首先是針對(duì)中大功率使用，TI的參考設(shè)計(jì)為TIDA-01041x系列。TIDA-01041x系列針對(duì)不同電流需求供應(yīng)3套方法，分別為TIDA-01040(0~50A),TIDA-01041(0~100A),TIDA-01042(0~200A),所有方法都保證=0.02%的全量程充放電電流精度和=0.01%的充放電電壓精度。

如下圖所示，TIDA-01041x整個(gè)系統(tǒng)重要由四部分組成：核心器件LM5170(藍(lán)色區(qū)域)負(fù)責(zé)功率升降壓部分，重要功能包括多相位解決，方向切換，峰值電流控制，防電流倒灌等；INA188儀表放大器負(fù)責(zé)高邊恒流測(cè)試；LM6142負(fù)責(zé)電壓放大測(cè)試；ADS131A04(24-bit高精度ADC)和DAC80004(16-bit高精度DAC)負(fù)責(zé)電流電壓的實(shí)時(shí)讀取和實(shí)時(shí)設(shè)置，可以通過TI供應(yīng)的上位機(jī)圖形界面讀取信息及進(jìn)行操作。

LM5170是TI的明星產(chǎn)品，同時(shí)也是整個(gè)系統(tǒng)的核心。LM5170內(nèi)部集成雙路5AMOSFET半橋驅(qū)動(dòng)器可以供應(yīng)高達(dá)100A的繼續(xù)輸出電流。同時(shí)單顆LM5170可以支持雙相交錯(cuò)控制，進(jìn)而可以有效降低電感感值，電容容值和輸入輸出電壓紋波。關(guān)于要求高于100A的使用，LM5170支持多片錯(cuò)相并聯(lián)來供應(yīng)更大電流能力，下圖展示了幾種多片錯(cuò)相并聯(lián)的方法。

此外，相關(guān)于DSP方法，LM5170由于同時(shí)支持峰值電流測(cè)試和均勻電流測(cè)試，應(yīng)和速度和建立時(shí)間要快很多。下圖波形是基于TIDA-01041(100A)評(píng)估板的-100A到+100A電流跳變探測(cè)（該波形為其中一個(gè)相位-25A~+25A，4個(gè)相位電流總和為-100A~+100A)。藍(lán)色信號(hào)為方向控制DIR引腳，紅色為LM5170的給定電流參考信號(hào)ISETA，黃色為輸出電壓Vout，綠色為Iout電流。從下圖我們可以看到，-100A到+100A電流跳變條件下LM5170的應(yīng)和時(shí)間僅僅為400s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于DSP方法在同樣探測(cè)條件下的應(yīng)和時(shí)間（通常高于5ms）。

TI針關(guān)于小功率(=6A)電池測(cè)試使用推出了高精度低成本方法PMP15043。該方法重要有3個(gè)部分構(gòu)成，TPS61178升壓DC/DC負(fù)責(zé)放電部分，TPS54821降壓DC/DC負(fù)責(zé)充電部分，電流測(cè)試由INA188儀表放大器實(shí)現(xiàn)，電壓測(cè)試則可由低成本運(yùn)放TLV07來實(shí)現(xiàn)。

目前，市面上小功率(=6A)電池充放電方法目前大多是由分立元器件搭建，但是隨著市場對(duì)產(chǎn)品的精度，可靠性的要求越來越高，分立方法越來越滿足不了市場的需求。TI針關(guān)于小功率電池測(cè)試設(shè)備推出了高精度低成本方法PMP15043，很好的處理了這些問題。

如下圖所示，PMP15043方法重要有幾個(gè)部分構(gòu)成：TPS61178升壓DC/DC負(fù)責(zé)放電部分，TPS54821降壓DC/DC負(fù)責(zé)充電部分，電流測(cè)試由INA188儀表放大器實(shí)現(xiàn)，電壓測(cè)試則可由低成本運(yùn)放TLV07來實(shí)現(xiàn)。其中TPS61178和TPS54821內(nèi)部集成了功率MOSFET及驅(qū)動(dòng)電路，極大的簡化了功率部分的設(shè)計(jì)，可以有效的減少客戶在分立方法上的調(diào)試時(shí)間。TPS61178和TPS54821都是市面上非常通用的boost和buck芯片，整體方法在成本上也相當(dāng)有競爭力。

PMP15043不但bOM成本有競爭力，性能也同樣優(yōu)秀。下圖為PMP15043的充放電電流精度曲線，可以看出，在全電流范圍內(nèi)都可以保證精度在萬分之二以內(nèi)，非常適合那些對(duì)成本和性能都要求非?？量痰碾姵販y(cè)試使用。

綜上所述，無論是關(guān)于中大功率使用場景(=10A)還是關(guān)于小功率使用場景(6A)，TI都可以供應(yīng)相應(yīng)的最高性價(jià)比的方法。通過下面的鏈接可以查看具體的設(shè)計(jì)文檔和探測(cè)報(bào)告。