介绍

可充电AA电池在各种便携式应用中非常受欢迎。品牌的数量也很多，电池的质量差别也很大。电池容量有时与规定的不同，并且在有限的放电循环次数后，容量往往急剧下降。

所提出的表征电路，结合PC和AA-Cell Characterizer软件，可以准确地测量一个完整的放电周期。从得到的曲线可以很容易地确定电池容量和输出电阻。

该电路围绕用于电池组燃料测量应用的IC (DS2756)构建。DS2756通过集成温度、电压、电流和电流累积(电流积分)的低功耗精密测量，提供准确估计剩余电池组容量所需的关键组件。该硬件还可以准确记录单个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机的USB端口。不需要外部电源，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与关键电路组件(U2)通信。U2通过R1测量1脚上的电池电压(V(IN))，通过R4测量电池电流，连接到7脚(SNS)和2脚(V(SS))的25毫欧检测电阻。引脚3处的可编程I/O (PIO)允许PC软件控制Q1的门。当PIO为高电平时，Q1打开并用R2加载单元。该连接产生约1A的放电电流。当PIO低时，Q1关闭并移除单元负载。二极管D1需要降低5V USB电压，以保持V(DD)低于最大允许电压4.5V。

图1所示。一种aa电池放电特性电路原理图。

软件

用Visual Basic编写的AA-Cell Characterizer软件执行电池放电循环。(注意:在安装此软件之前，请参阅下面的驱动程序和附加软件。)该软件初始化U2并关闭Q1。当你插入一个充满电的电池时，软件会显示测出的电池电压(图2a)。点击“开始测量”后，软件会打开Q1，然后每秒钟记录一次电池电压和电流。在每个记录点之后，Q1将关闭以允许测量未加载的电池电压，这也将被记录(图2b)。为了防止电池损坏，当电池电压降至一定限度以下时，测量将自动停止。这个限制可以修改，并存储在DS2756的EEPROM存储器中。默认为800mV。在测量停止后，“累积电流”字段显示从电池中吸取了多少电荷，并指示实际的电池容量。也可以通过点击“停止测量”按钮手动停止测量。单击“Save Data”将记录的数据保存到磁盘以供进一步分析。

由于感应电阻非常小，由于焊接连接可能会有一些变化。软件使用的电阻器值可以进行校准调整。要校准电阻器，首先启动软件。接下来，旁路Q1与安培表连接在源和漏之间。然后连接电池，监测电流表和软件报告的电流。调整电阻器值，使两个值匹配。新值存储在EEPROM存储器中，以便将来进行测量。默认值为25.00毫欧。

图2。启动时(a)和测量时(b)的软件截图。

数据处理

测量数据可以用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，然后在文件类型中选择“所有文件”。选择数据文件，选择“Delimited”，然后单击“Finish”。第一行显示测量的日期和时间。记录的数据在标题下面分为五列:

1. Time [hh:mm:ss]，每个样本的时间戳

2. ACR [mAh]，以毫安为单位的累积电流

3. V1 [V]，空载电池电压，单位为伏特

4. V2 [V]，负载电池电压，单位为伏特

5. I [A]，以安培为单位的放电电流

第3、4、5列可用于确定单元格的输出电阻:

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。现在可以制作x-y图来显示结果。选择第2列为x值，其他列为y值，您将看到电池电压/电流/电阻作为累积放电电流的函数。

重要的笔记

驱动程序和附加软件

在安装AA-Cell Characterizer软件之前，必须安装具有。net支持的1-Wire驱动程序，以使PC和DS9490R之间能够通信。这些驱动程序可以从Maxim网站下载。

此外，用户必须安装Microsoft . net Framework 4.0版本。它可以从微软网站下载，或者安装程序会自动下载。

其他电池单元

该电路可用于除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。选择一个足够值的负载电阻，使放电电流不超过满量程(对于25毫欧的感测电阻为2.56A)。还要确保DS2756的引脚1 (V(IN))不超过最大值(4.5V)。如果需要，使用电阻分压器。为了防止损坏电池和你自己，你也应该限制放电电流到大约C/1h。

DS2756

DS2756(图3)是作为电池组的燃料计而开发的。

通过DQ，主机处理器可以通过1线协议读/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入和流出电池的电荷量。这是通过数字集成电流(精确测量)通过感测电阻实现的。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，芯片上还包括一个温度传感器。

图3。DS2756的功能框图。

DS2756通过一个连接在sns和V(SS)之间的感应电阻R(sns)来测量电流。电流存储为12位值，分辨率为15.625 μ V/R(sns)，满量程为±64mV/R(sns)。累积电流存储为16位值，分辨率为6.25µVh/R(sns)，满量程为±0.2048Vh/R(sns)。允许的最大电压为4.5V，可以测量一个Li+电池或多达三个NiMH电池串联的电池组。