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运用精细丈量电源进行内阻测验和电容量测验

使用精密测量电源进行内阻测试和电容量测试-精密测量电源在提供稳定供电之余,还可以进行高精度的电压电流测量,因此可以用于完成多种相关参数的测试。

  布景介绍

  精细丈量电源在供给安稳供电之余,还能够进行高精度的电压电流丈量,因而能够用于完结多种相关参数的测验。以吉时利PMS 2280S精细丈量电源为例,它能够在供电进程中对电压、电流数据进行高速接连收集,经过网络接口进行接连的数据回传。因而,运用者能够依据需求,对收集到的数据进行杂乱处理,得到终究所需求的成果。这些处理能够包含乘、除运算得到功率或电阻信息,或许在时刻轴进行积分,得到电量信息,乃至依据记载下来的充放电斜率,核算超级电容电容量。

  运用2280S 丈量产品功率或内阻

  作业状况下的产品内阻或直流功耗常常是客户关怀的一项目标,以LED客户为例,其二极管导通、到特性是衡量LED功用的重要目标。别的,LED的寿数和可靠性与LED的节点温度有亲近的联系,而节点因为封装原因,其温度很难经过直接丈量的手法获取。为表征LED的发热功用,一般运用热阻作为参数描绘这一特性。而热阻的核算公式,也与电压,电流丈量有直接的联系。

  相同,继电器出产厂商也会丈量继电器在导通状况下的内阻阻值,更小的内阻意味着更低的功率损耗和更长的作业寿数。在这些测验中,高精度的电压电流测验,以及安稳的直流供电都是作业条件下内阻测验的先决条件。

  传统LED客户的内阻测验要求运用功用杰出的电流源进行供电,并合作以高精度AD板卡或万用表收集电压。两台设备的衔接相对杂乱,总成本较高。PMS 2280S电源能够作业在恒流方式(CC mode),成为功用杰出的电流源,一起,其内置6.5位数字万用表,在电压,电流测验时具有共同的优势,其电流丈量精度能够到达微安级,分辨率高达10纳安,电压丈量精度为毫伏级,分辨率为0.1mV。回读电压、电流读数后,经过R = V/I的核算,就能够得到内阻数据。翻开LXI网页界面上的Data logging功用,还能够对电压,电流数据进行长期接连收集,有利于监测作业条件下的内阻随时刻的改变。

  别的一个在内阻丈量时常常遇到的问题,是线电阻的影响。一般导通电阻阻值较小,运用V/I直接核算电阻时,电源的丈量成果会把衔接线上的线电阻计入在内,形成丈量误差。对PMS 2280S电源,咱们在电源后面板供给了四线衔接方法。经过四线衔接的供电方法,能够把电源回读的电压和电流值定位在待测件的输入端,而不是电源的输出端,这样能够彻底消除线电阻的影响,丈量到的内阻阻值愈加精确,衔接如下图所示。

  图1 2280S 四线远端衔接

  别的电源内置的Auto Zero(自归零)功用能够在每次电压或电流丈量前,进行一次快速的自校准。丈量因为内部热偏置或许剩余电量累计形成的误差,并在下一次丈量中主动消除,进一步进步丈量精度。

  PMS2280S只能输出正相电源,当测验中需求为待测件施加反向电压时,咱们能够运用外接的开关电路切换正负极完结反向电压。PMS 2280S输出正负端均与地阻隔,因而正负极反向衔接就能够完结输出负电压的功用。外界MOSFET或继电器开关的通断能够由PMS2280S后面板的数字IO接口操控,经过指令设置凹凸电平即可操控开关的通断操作。开关的供电可由后面板的USB接口供给(如供电电流小于2mA,亦可运用数字IO口供给供电)。

  运用2280S 丈量锂离子电池的电量

  跟着电子产品功用的增强,电池容量也在不断添加,如何能精确了解电池容量成为电池测验的一项重要任务。电池电量的描绘一般运用安时或瓦特时作为单位,表明从电池放空到充溢的进程中进入电池的总电量。核算电池充电或放电电量,需求对电池的充放电电流或功率进行积分核算,其核算公式如下所示:

  电池总容量 ,其间t为充电(放电)时刻,I为充电(放电)电流

  电池总容量 , 其间I是采样电流值, ?t是采样距离

  当运用测验外表进行电量测验时,因为电流的采样点是离散的,咱们将核算公式转化为:

  这儿要求丈量外表能精确记载充电或放电电流,并保证较高的接连采样率,一起能够将整个充放电进程的悉数数据完好记载下来,才干保证核算成果满足精确。

  PMS 2280S的数据记载功用能够供给最高3000次每秒的电压或电流采样率。并能够经过LAN接口将数据接连回传到电脑端。用户能够长期对数据进行记载,并将一切数据导出到Excel表格中进行后续剖析。下图是2280S为锂离子电池充电的电压电流曲线图,电池电压从11.8V充到12.6V,电流以2A开端充电,下降至20mA以下时充电完毕。

  图2 2280S 电池充电曲线

  当进行安时核算时,只需将电池与电源相衔接,设置好充电的到电压(Vset),以及充电电流(Iset),此刻电源将主动开端为电池充。初始阶段选用恒流充电(CC 方式),当电压上升到充电到电压时,将主动转入恒压充电(CV 方式),直到电流减小到挨近0停止。

  除了对电池进行充电测验外,PMS 2280S还能够为电池进行放电测验。放电时因为电压电流均不可控,电源将以最大才能吸收电流(约为-450mA),并对放电进程中的电压和电流值进行接连记载。

  充放电进程中的电压电流数据都能够经过电脑端进行接连记载,用户不需求编写任何软件。在电脑端的网页浏览器上输出电源的IP地址,挑选屏幕左下角的Data logging功用后,运用外表内置的网页界面就能够完结悉数数据的记载。电池的充电或放电总量也会以毫安时的方式主动显示出来,如下图所示:

  图3 2280S data logging界面

  运用2280S 丈量超级电容电容

  超级电容在新能源职业有着十分广泛的运用。因为其具有高功率密度,寿数长内阻小,可快速充电等长处,被以为能够替代电池作为下一代储能器材。大功率超级电容现已被广泛运用在电动汽车,光伏发电,风电等职业,作为能量存储或缓冲,超级电容未来的发展前景十分宽广。

  图4 超级电容

  关于超级电容的运用者,在长期运用进程中,期望经过丈量电容量,了解电容的老化状况,以保证体系功用,在老化严峻前及时替换器材。

  精确丈量电容量是一个相对杂乱的操作,需求对兼容进行充电或放电,并依据充放电斜率进行核算。这需求运用者运用电源,电阻负载,数字万用表,以及其他数据收集设备进行丈量。运用的测验公式是:C = I * (?T / ?V)。

  2280S的优势在于,运用一台设备,能够完结其间的绝大多数作业。2280S作为电源,除了输出功率之外,还具有必定的功率吸收功用,能够最高吸收400mA的电流,继续协助电容放电,并记载放电时的电压电流数据。因而,惯例容量的电容彻底能够经过2280S的充放电操作,进行电容量测验。

  咱们以一块16.2V,58F的超级电容为例,运用2280S为其进行充放电测验。测验进程包含将电容从8.1V充电到16.2V,再放电康复到8.1V的初始状况,核算并验证充电和放电进程下的的电容容量。整个进程中翻开LXI网页界面,并履行data logging功用,实时收集电源输出电压和电流数据,并将最终的成果粘帖到Excel表格中。

  在Excel表格中依据电压电流数据绘图,能够得到下面的充放电进程图形。图中的左边方框中记载了超级电容的充电进程(T1至T2),电源输出电流3.2A为电容恒流充电,电容电压逐步升高直到到达16.2V停止。电容充溢后进入放电流程(T3至T4),约以400mA放电,直到电流下降为8.1V完毕。依据公式:

  C = I * (?T / ?V)

  可知充电进程的电容量C1 = 3.2 * (T2-T1($0.3939)) / (V2-V1);其间T1是开始充电时刻,T2是电压充溢的时刻,V2是最高点电压,对应时刻点T2;V1是充电开始电压,对应时刻点T1。

  放电进程的电容量C2 = 0.45 * (T4-T3) / (V3-V4);其间T3是开始放电时刻,T4是放电完毕时刻,V3是开始放电电压,V4是停止放电电压。

  经过斜率能够核算出超级电容的容量值,在这个试验中,咱们核算得到的%&&&&&%容量值在充电进程中是61.3F,放电进程中是60.7F,与标称值根本共同。

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