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沈陽APCUPS電源應用簡介
能源消耗是全球面臨的普遍問題，許多行業努力通過實現更安全、更清潔、更高效、低成本的電源解決方案來應對這一問題。混合動力 和電動汽車、太陽能、風能的日漸盛行就是這種趨勢的結果。所有這些解決方案都有一個共同之處：鋰離子電池。由于這些領域增長迅 速，鋰離子電池將在節能方面起到更重要的作用。
鋰離子電池制造程序非常復雜，包括電極生產、堆疊結構和單元裝配。 然后要執行電氣測試，以便評定電池容量和性能。這之后還要執行電氣測試，以便評定電池在工作中的容量，即額定值。對于鋰離子電池制造中的這些電氣測試，需要高功率、高效率和高精度的測試設備。ADI公司基于AD8450/1和ADP1972的解決方案正是為此而推出。
系統設計考慮因素
效率
筆記本電腦、手機和類似便攜設備中鋰離子電池的容量通常很小，典型值是數安時。但是，用于車輛或儲能的鋰離子電池容量則高得 多，通常在數十甚至數百安時左右。用于小容量電池的線性測試設備，如果也用于高容量電池測試，在充電階段將會消耗大量功率， 導致效率低下，而且會給設備硬件設計帶來相當嚴重的熱問題。ADI AD8450/1和ADP1972解決方案基于PWM架構，有助于解決這一問題。
ADI PWM架構還能幫助把更多電池能量送回電網或其他測試通道進行充電。與將電池能量放電至阻性負載的線性架構相比，這是一種環保且 高效的解決方案。
精度
為了獲得準確的鋰離子電池容量，需要精確測量充電和放電兩種模式下的電流和電壓。結合系統中的精密ADC、DAC和其他器件，ADI公 司基于AD8450/1和ADP1972的解決方案可實現高精度測量和設定。
低系統成本
? 更高的開關頻率支持使用尺寸更小、價格更低的功率元件，如電感和電容等
? 能源回收利用有助于降低運營成本
? AD8450/1精度更高，可降低熱管理成本，簡化控制環路設計
? AD8450/1采用獨特的儀表放大器設計，制造過程中的校準時間可縮短一半，性能保證時間可更長
? 集成解決方案使得系統尺寸更小，設備和維護成本更低
ADI解決方案
系統框圖
下面是從直流母線到電池的系統框圖，包括微控制器、模擬前端和控制器、PWM控制器、高壓MOSFET驅動器、功率級（MOSFET、電感、 電容、分流電阻）、電壓/電流讀取（ADC）以及電壓/電流設置（DAC）。
注釋：上述信號鏈代表從直流母線到電池的通道板設計。模塊的技術要求可變化，但下表列出的產品代表滿足部分要求的 ADI 解決方案。
1. 模擬前端和控制器 AD8450/AD8451
2. 降壓和升壓PWM控制器 ADP1972
3. 微控制器ADuC7060/ADuC7061
4. 模數轉換器AD7173-8/AD7175-2
5. DAC AD5686R/AD5668/ AD5676R
6. 基準電壓源ADR3450/ADR4550
7. MOSFET驅動器 ADuM7223
8. 電源管理 ADP2441/ADP7102/ ADM8829
9. 多路復用器ADG528F/ADG5408/ ADG658/ADG1406
系統工作原理
上圖主要包含兩個功能：一是對電池充電，二是對電池放電，這由AD8450/1和ADP1972的模式信號決定。每個功能有兩種模式：恒流 （CC）模式和恒壓（CV）模式。兩個DAC通道控制CC和CV設定點。CC設定點決定充電和放電兩個功能的CC模式下環路中有多少電流。CV設定 點決定環路從CC進入CV時的電池電位，同樣適用于充電和放電兩個功能。
精密模擬前端和控制器AD8450/1利用內部差動放大器PGDA測量電池電壓，并利用內部儀表放大器PGIA和外部分流電阻（RS ）測量電池上的 電流。然后，它通過內部誤差放大器和外部補償網絡（用于確定環路功能是CC還是CV），將該電流和電壓與DAC設定點相比較。在該模塊 之后，誤差放大器的輸出進入PWM控制器ADP1972，以確定MOSFET功率級的占空比。最后是構成完整環路的電感和電容。本部分的說明 針對充電和放電兩個功能，因為ADP1972是降壓和升壓PWM控制器。
本方案中，ADC獲得環路電壓和電流的讀數，但它不是控制環路的一部分。掃描速率與控制環路的性能無關，因此一個ADC就能測量多 通道系統中大量通道的電流和電壓。DAC也是如此，因而可以使用低成本DAC來設置多個通道。此外，單個處理器只需控制CV和CC設定 點、工作模式及管理功能，因而它可以與許多通道接口。
ntent="" style="box-sizing: content-box; margin: 0px; padding: 0px; line-height: 24px; word-wrap: break-word; color: rgb(51, 51, 51); font-family: 'Helvetica Neue', Helvetica, Arial, sans-serif;">（一） 鉛酸蓄電池、鉛酸膠體蓄電池的工作原因。
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鉛酸蓄電池的負極是海綿狀的鉛制成，正極是二氧化鉛制成，海綿狀的鉛和二氧化鉛均為活性物質，在比重為1.28的硫酸水溶液（電解液）中進行電化學反應。放電反應： Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 充電反應： 2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 放電時，海綿狀鉛和二氧化鉛與硫酸反應生成硫酸鉛，這種硫酸鉛的結構疏松，晶體非常細小，電化學活性很高，充電時，在電流作用下能重新生成正極的二氧化鉛和負極的海綿狀鉛。可見，在正常狀態下，這種電化學反應是完全可逆的。放電時生成硫酸鉛的過程亦稱為“鹽化反應”、“硫化反應”，這種硫酸鹽生成后的一段時間內活性很強。如果這段時間內未充電，未能及時轉化為海綿狀鉛和二氧化鉛。隨溫度下降，活性的硫酸鉛會再結晶成為顆粒較大的晶體。這種白色粗晶粒硫酸鉛導電性能很差，難溶解，充電時也不能再還原成海綿狀鉛和二氧化鉛的，形成了不可逆的鹽化（硫化），嚴重時，這些結晶體附著在電板表面，阻擋了電解液與涂層活性物質的反應，造成內阻增大，電池容量下降，電解液溫度過高，O2、H溢出而失水，電極柵板變形，活性物質脫落，單格電池短路或斷路等惡性循環發生。
（二）日常維護和保養
