Other Parts Discussed in Post: OPA180, LM5106, INA225, DAC80004, ADS1248, LM5060, TL594, INA240, PMP40182

         隨著手機，智能無線設備和電動汽車的快速發展，鋰電池的市場需求越來越廣，鋰電池的生產制造效率也越來越高。同時，由于節能減排的需要，鋰電池的化成，分容的充電，放電，也大量采用能量回饋的形式，將鋰電池的放電能量，回饋回電網或對其它電池充電，實現節能環保。

        為了更準確的獲得鋰電池的容量，對鋰電池的充放電的電流電壓測量的誤差要求也顯著提高，許多客戶需要達到萬分之五到萬分之一的誤差精度，這樣，對整個測量控制電路中的放大器，ADC, DAC的誤差要求也相應提高。

        一般來說，一個完整的能量回饋型的鋰電池化成分容測試設備，分為3級結構。如下圖：

第一級為220、380V AC到400-500V DC的雙向變換器，第二級為400V DC到12V DC的雙向變換器，第三級位12V DC到5V DC的雙向變換器，直接對電池進行充放電。具體的功率取決于電池充放電大小和電池的數量。采用TI的C2000 TMS320F280XX，就很容易的實現第一級和第二級的功能，并且，可以把第一級和第二級合并，直接實現220V AC到12V DC的模式，進一步降低陳本。

          對于第三極12V DC到5VDC的雙向變換器，通常采用模擬環路控制方案，稍后我們也會介紹一種C2000的數字方案介紹。

       上圖是TI的模擬環路控制方案參考設計，也是目前大多數客戶采用的一種性價比比較高的分立器件方案。TL594實現PWM控制，LM5106為半橋MOSFET驅動。LM5060為電池防反接控制。高精度電流電壓采集和環路調節，主要是INA225和OPA180實現。INA225是TI的專用電流檢測放大器，集成了外部的增益電阻，提供固定的增益輸出，在簡化電路的同時提供非常好的溫飄特性；并且，INA225是自動的實現雙向電流檢測，無需額外控制信號，使用非常方便。OPA180為自穩零，低溫飄運放，做PID調節和CV, CC控制。外部ADC ADS1248是24位D-S ADC， 用于采集充放電的電壓電流，不參與環路控制。一個ADS1248可以同時測量4路電池充放電的電流電壓，如果加外部開關切換，可以測量更多，實現更好的性價比。DAC80004是16位DAC，用來設定充放電的電壓電流，其零點誤差小于2mV，可以實現更低的充電電流門限設置。

     這個參考設計的關鍵是溫飄的控制，選用低溫飄特性的放大器，電阻尤其重要，TI 的INA225, INA240都是非常好的低溫飄電流檢測專用放大器，增益誤差的溫飄小于2.5ppm。并且，采樣電阻的溫飄也直接決定了系統的溫飄性能，20ppm的采樣電阻已經非常好了，在采樣電流時，電阻是一個功率熱源，會顯著造成周圍PCB的溫升，更惡化了溫度的影響，所以，采樣電阻的PCB布板非常重要。

      TI的這個參考設計—PMP40182的資料和測試數據已經放到網上了，有需要可以到TI的官網下載。

     隨著TI的C2000 DSP的普及，越來越多的工程師也嘗試采用C2000來實現12V 到5V,10A的雙向電池充放電控制，從而實現整個鏈路，從220V AC到5V DC的全數字雙向轉換。

如下為C2000的12V到5VDC 雙向DC-DC的示意圖。采用TI的最新的TMS320F2837X，CC, CV環路控制均由C2000軟件實現，F2837X的高精度PWM(HRPWM)可以實現高精度（>16位）的DAC+PWM的功能，無需外部DAC; F2837X內部還集成了多路16位ADC，同樣無需外部ADC，只需要外部電流檢測和放大。采用F2837X的設計，可以大大簡化電路設計，提供更高的可靠性和溫飄特性。單個F2837X可能價格比較高，但一個F2837X可以支持多路電池的充放電，這樣平均到每個通道上成本就非常低。

    總的來說，TI可以為現代化的電池化成分容測試設備提供端到端的全套解決方案，協助客戶解決研發過程中的相關技術問題，將產品以最快的速度推向市場。