恒流源设计 - 基于TL431的电动汽车多节串联锂电池模拟器

　　2）提高稳压精度。TL431的典型内阻是0.2Ω，所以10mA的电流波动就会引起2mV的电压波动，所以不使用恒流源就不能满足电压稳定度的要求。

　　

　　图4恒流源电路图

　　恒流源电路使用TL431及耐压在400V以上的功率管来完成，原理如图4所示。图中晶体管使用NMOS管（1N60），Rs=100Ω（金属膜），电流值=2500／Rs（mA），改变Rs可以调整恒流电流值。恒流源电路板如图5所示。

　　

　　图5恒流源电路板

　　3、变压器选择及其接线

　　模拟器中电源部分的变压器T1（见图3）的额定功率可选择20～30W，考虑到220V单相供电的电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%，变压器的交流输出电压Ux可按下式估算

　　

　　式中：0.90——220V供电交流电压下限系数；1.3——交流有效值电压整流成直流电压的全桥整流系数；Ub——锂电池的最高电压；N——电池节数；Us——恒流源正常工作的最小压降。

　　若Ub为4.5V，N为105，Us为15V，代入（1）式得Ux=417V。

　

　　图6直流高压产生电路图

　　可是，这种规格的变压器市场上不容易买到，需要订做。市场上容易买到的是额定电压为110V的变压器，我们可采用几个此种变压器，将其副边AC110V经整流、滤波后得到150V直流，再将4个这样的直流输出串联，即可得到想要的直流高压，如图6所示。当Ux=417V时就需要用4个220V／110V变压器及相应整流滤波组合，此时，恒流源NMOS管承受的最大压降Ud出现在交流输入是上限（即额定电压的107%）、每一节电池电压最低点为2.5V时，其值为：Ud=110×107%×1.3×4-2.5×105=349.5V。

　　25mA时NMOS管道耗散功率约为9W，需要加散热片。

　　本模拟器电路通过multisim仿真，结果显示：当调节电位器时，相应模拟电池电压也按要求改变；调整交流输入电压，每节电池模拟电压保持不变，抗电源波动能力较强，仿真效果较好。模拟器电路板如图7所示。

　　

　　图7模拟器电路板

　　4、结语

　　TL431是一个性价比很高的芯片，应用TL431完成了方案的设计和制作，对于BMS的评价起到了很好的作用。实际制作的模拟器模拟的电池电压输出稳定在0.2mV以内，效果很好。与真实车载电池相比，电压调节极为方便，且体积小、质量轻、成本低廉。