可充电AA电池的简单表征电路

该表征电路加上PC和一些软件，可精确测量可充电AA电池的整个放电周期。电池容量和输出电阻可以很容易地从这些测量结果的曲线中确定。

介绍

可充电AA电池在各种便携式应用中非常受欢迎。品牌数量也很高，细胞质量可能会有很大差异。电池容量有时与指定的容量不同，并且在有限的放电循环次数后，容量通常会急剧下降。

所提出的表征电路与PC和AA-Cell表征仪软件相结合，可以精确测量整个放电周期。根据所得曲线，您可以轻松确定电池容量和输出电阻。

该电路围绕用于电池组电量计应用的IC构建（DS2756）。DS2756集成了对温度、电压、电流和电流累积（电流积分）的低功耗精密测量，提供了准确估算电池组剩余容量所需的关键元件。该硬件还可以精确记录单个AA电池（NiCd或NiMH）的放电周期。

表征电路

在图1中，简单电路连接到PC的USB端口。无需外部电源，因为电源是从USB总线电压中提取的。U1 （DS9490R）是一款USB加密狗，可将USB协议转换为1-Wire®协议，从而允许PC与关键电路元件（U2）通信。U2 测量引脚 1 上的电池电压 （V在） 通过 R1，电池电流通过 R4，一个连接到引脚 25 （SNS） 和 7 （V 的 2mΩ 检测电阻党卫军).引脚 3 （PIO） 上的可编程 I/O 允许 PC 软件控制 Q1 的栅极。当PIO为高电平时，Q1接通并用R2加载电池。该连接产生大约 1A 的放电电流。当PIO为低电平时，Q1关闭并消除电池负载。二极管D1需要降低5V USB电压以保持VDD低于最大允许电压4.5V。

图1.AA电池放电表征电路原理图。

软件

用Visual Basic编写的AA-Cell T表征仪软件执行细胞放电循环。（注意：在安装此软件之前，请参阅下面的驱动程序和其他软件。该软件初始化 U2 并关闭 Q1。插入充满电的电池时，软件会指示测量的电池电压（图 2a）。单击“开始测量”后，软件将打开Q1，然后每秒记录电池电压和电流。在每个记录点之后，Q1 会很快关闭，以允许测量空载电池电压，该电压也会被记录下来（图 2b）。为防止电池损坏，当电池电压降至一定限值以下时，测量会自动停止。该限值可以修改，并存储在DS2756的EEPROM存储器中。该值默认为 800mV。停止测量后，“累积电流”字段显示从电池中吸取的电荷量，并指示实际电池容量。也可以通过单击“停止测量”按钮手动停止测量。单击“保存数据”将记录的数据保存到磁盘以供进一步分析。

由于检测电阻非常小，因此焊接连接可能会有一些变化。软件使用的电阻值可以调整以进行校准。要校准电阻，请先启动软件。接下来，在源极和漏极之间连接一个安培表旁路Q1。然后连接电池并监控安培表和软件报告的电流。调整电阻值，使两个值匹配。新值存储在EEPROM存储器中，以供将来测量。默认值为 25.00mΩ。

图2.启动 （a） 和测量 （b） 期间的软件屏幕截图。

数据处理

测量数据可以使用Microsoft® Excel®电子表格进行分析。您可以通过单击“文件”和“打开”导入日志文件，然后选择“所有文件”作为文件类型。选择数据文件，选择“分隔”，然后单击“完成”。第一行显示测量的日期和时间。记录的数据位于此标题下方的五列中：

时间 [hh：mm：ss]，每个样本的时间戳

ACR [mAh]，以 mAh 为单位的累积电流

V1 [V]，以伏特为单位的空载电池电压

V2 [V]，负载的电池电压（伏特）

I [A]，放电电流，单位为安培

列 3、4 和 5 可用于确定电池的输出电阻：

将公式“=（C4-D4）/E4-0.025”放入单元格 F4 中，并将其复制到 F 列的其余部分，直到最后一个记录点。现在，您可以制作 x-y 图来显示结果。选择 x 值的第 2 列和 y 值的其他列，您将看到电池电压/电流/电阻作为累积放电电流的函数。

重要说明

驱动程序和其他软件

在安装AA-Cell鉴定仪软件之前，必须安装支持.NET的1-Wire驱动器，以实现PC与DS9490R之间的通信。这些驱动程序可从Maxim网站下载。

此外，用户必须安装 Microsoft .NET Framework 版本 4.0。它可以从微软网站下载，或者安装程序将自动下载这些内容。

其他电芯

该电路可用于AA（或A）以外的电池，并且可以串联测量多个电池。始终确保不超过最大值。选择足够值的负载电阻，使放电电流不超过满量程范围（2mΩ检测电阻为56.25A）。还要确保DS2756的引脚1（V在） 不超过最大值 （4.5V）。如果需要，请使用电阻分压器。为了防止损坏电池和您自己，您还应该将放电电流限制在大约 C/1h。

DS2756

DS2756（图3）是作为电池组电量计开发的。

通过DQ，主机处理器可以通过1-Wire协议读/写寄存器。这些寄存器包含测量数据、状态信息和主机要存储的某些专用信息（制造日期、序列号等）。

DS2756使用库仑计数来测量进出电池的电荷量。这是通过对通过检测电阻的电流（精确测量）进行数字积分来实现的。结果存储在累积电流寄存器 （ACR） 中，并由主机用于计算剩余容量。由于容量受电池温度的影响，因此芯片上还包括温度传感器。

图3.DS2756的功能框图

DS2756利用检测电阻R测量电流SNS，在 SNS 和 V 之间连接党卫军.电流存储为 12 位值，容量为 15.625μV/RSNS分辨率和 ±64mV/R 的满量程范围SNS.累积电流存储为16位值，6.25μVh/RSNS分辨率和 ±0.2048Vh/R 的满量程范围SNS.允许的最大电压为4.5V，可以测量一个Li+电池或最多三个串联的NiMH电池组。

审核编辑：郭婷