CN214174576U - 一种电池测试机的电路结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电池测试机的电路结构。电路结构采用全桥拓扑组成，其中一个半桥M1,M2,L1通过电容分流器待测电池BT1的正极。另一半桥M3,M4，L2通过分流器电容连接被测电池BT1的负极。由于半桥1，半桥2都能实现输出电压从0‑Vbus的变化，从而电池两端电压可实现Vbus到‑Vbus的变化。采样电路运算放大器通过采集FL1，FL2，BT1(被测电池)的电压和电流信号，送入信号处理电路，经处理后得到四个驱动信号G1，G2，G3，G4。由于FL1，FL2分别为慢速电流信号和快速电流信号，所以可同时满足对电流响应高速与高精度要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池测试技术领域，尤其是指一种蓄电池测试机的电路结构。
背景技术
目前市面上电池测试设备主要有3种.有线性电源方式、开关电源方式、可控硅方式等。存在以下问题：
线性电源方式能量无法回馈，以热量形式损耗，测试中能耗较高。
现在通用的开关电源方式为单个半桥，无法实现电池的正负自由安装，必须使用确定的极性。
可控硅由于频率的限制，无法做到很高的响应速度。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中存在的问题，提出了一种电池测试机的电路结构。
技术方案：
本发明公开了一种电池测试机的电路结构，它包括由第一三极管M1、第二三极管M2、第三三极管M3、第四三极管M4、被测电池BT1构成的H桥，H桥中：
第一半桥包括第一三极管M1、第二三极管M2、第一电感L1和第一分流器电容C1，第一三极管M1和第二三极管M2分别设置在第一半桥的两个垂直腿上，第一半桥通过第一电感L1连接被测电池BT1的正极，第一电感L1和被测电池BT1的连接处通过第一分流电容C1接地；
第二半桥包括第三三极管M3、第四三极管M4、第二电感L2和第二分流器电容C2，第三三极管M3、第四三极管M4分别设置在第二半桥的两个垂直腿上，第二半桥通过第二电感L2连接被测电池BT1的负极，第二电感L2和被测电池BT1的连接处通过第二分流电容C2接地；
在被测电池BT1的正负极两侧分别设置慢速电流采样环FL1、快速电流采样环FL2进行电流采样；慢速电流采样环FL1连接第一运算放大器U1的输入端，快速电流采样环FL2连接第二运算放大器U2的输入端，被测电池BT1的正负极连接第三运算放大器U3的输入端，第一运算放大器U1的输出端、第二运算放大器U2的输出端、第三运算放大器U3的输出端均连接信号处理电路的输入端；
信号处理电路的第一输出端G1、第二输出端G2、第三输出端G3、第四输出端G4分别连接第一三极管M1的门极G1、第二三极管M2的门极G2、第三三极管M3的门极G3、第四三极管M4的门极G4。
优选的，所述信号处理电路包括：
第三运算放大器U3输出信号与基准电压组成的电压环；
第二运算放大器U2输出信号与基准电流组成的电流环；
将电压环输出和电流环输出的信号相乘的乘法器MULT1，乘法器MULT1输出信号作为慢速电流环的给定信号；
第一运算放大器U1输出信号与慢速电流环的给定信号组成的慢速电流环，慢速电流环输出调制波；
调制波信号与30K载波组成的比较电路，比较器COMP1的四个输出端分别输出第一三极管M1的门极G1、第二三极管M2的门极G2、第三三极管M3的门极G3、第四三极管M4的门极G4的控制信号；其中：第一三极管M1的门极G1和第二三极管M2的门极G2的控制信号为互补信号，第三三极管M3的门极G3和第四三极管M4的门极G4的控制信号为互补信号。
优选的，所述电压环的具体结构为：
电压源VDC1通过第一电阻R1连接第一比较器OP1的反相输入端；
第三运算放大器U3输出信号通过第二电阻R2连接第一比较器OP1的反相输入端；
第一比较器OP1的正相输入端通过第三电阻R3接地；
第一比较器OP1的反相输入端和输出端之间连接第一滤波器RC1。
优选的，所述电流环的具体结构为：
电流源IDC1通过第四电阻R4连接第二比较器OP2的反相输入端；
第二运算放大器U2输出信号通过第五电阻R5连接第二比较器OP2的反相输入端；
第二比较器OP2的正相输入端通过第六电阻R6接地；
第二比较器OP2的反相输入端和输出端之间连接第二滤波器RC2。
优选的，所述慢速电流环的具体结构为：
乘法器MULT1的输出信号通过第七电阻R7连接第三比较器OP3的反相输入端；
第一运算放大器U1输出信号通过第八电阻R8连接第三比较器OP3的反相输入端；
第三比较器OP3的正相输入端通过第九电阻R9接地；
第三比较器OP3的反相输入端和输出端之间连接第三滤波器RC3。
优选的，所述比较电路中，调制波信号连接比较器COMP1的正相输入端，30K载波连接比较器COMP1的反相输入端。
优选的，H桥电路正极与电源之间串联第五三极管M5，用于被测电池的倒灌保护。
本实用新型的有益效果
1)电池安装可不用考虑正负，自由安装，即可测试。
2)FL1,FL2可实现慢速电流环和快速电流环的叠加,高响应速度的同时实现高精度采样。
3)FL2即可用作快速电流环,又可用作M2,M3,M4的过流保护。
4)M5用于电池的倒灌保护。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构示意图
图2为本实用新型的信号处理电路结构示意图
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于此：
结合图1，一种电池测试机的电路结构，它包括由第一三极管M1、第二三极管M2、第三三极管M3、第四三极管M4、被测电池BT1构成的H桥，H桥中：
第一半桥包括第一三极管M1、第二三极管M2、第一电感L1和第一分流器电容C1，第一三极管M1和第二三极管M2分别设置在第一半桥的两个垂直腿上，第一半桥通过第一电感L1连接被测电池BT1的正极，第一电感L1和被测电池BT1的连接处通过第一分流电容C1接地；
第二半桥包括第三三极管M3、第四三极管M4、第二电感L2和第二分流器电容C2，第三三极管M3、第四三极管M4分别设置在第二半桥的两个垂直腿上，第二半桥通过第二电感L2连接被测电池BT1的负极，第二电感L2和被测电池BT1的连接处通过第二分流电容C2接地；
在被测电池BT1的正负极两侧分别设置慢速电流采样环FL1、快速电流采样环FL2进行电流采样；慢速电流采样环FL1连接第一运算放大器U1的输入端，快速电流采样环FL2连接第二运算放大器U2的输入端，被测电池BT1的正负极连接第三运算放大器U3的输入端，第一运算放大器U1的输出端、第二运算放大器U2的输出端、第三运算放大器U3的输出端均连接信号处理电路的输入端；
信号处理电路的第一输出端G1、第二输出端G2、第三输出端G3、第四输出端G4分别连接第一三极管M1的门极G1、第二三极管M2的门极G2、第三三极管M3的门极G3、第四三极管M4的门极G4。
本方案中，双半桥均可0-BUS变化，所以叠加后则可实现BUS+到BUS-的变化。故电池安装可不用考虑正负，自由安装，即可测试。
其中：快速电流采样环FL2既可用作快速电流环,又可用作第二三极管M2,第三三极管M3,第四三极管M4的过流保护。原理分析：从电池看，对快速电流采样环FL2来说，第二三极管M2,第三三极管M3相当于是两个管子串联在一起，通过第二电感L2后直接与快速电流采样环FL2相连，中间没有电容。如果第二三极管M2，第三三极管M3失效，那么快速电流采样环FL2可以第一时间监测出来，而慢速电流采样环FL1由于经过第一分流器电容C1以后在连接第二三极管M2,第三三极管M3，第二三极管M2,第三三极管M3的瞬时电流对于慢速电流采样环FL1来说是未知的。简单来说，只要是串接在同一个回路里，并且没有经过电容，就可以实现快速保护。
从母线看，第四三极管M4，快速电流采样环FL2同一回路，所以也可以快速保护。
结合图2，所述信号处理电路包括：
第三运算放大器U3输出信号与基准电压组成的电压环；
第二运算放大器U2输出信号与基准电流组成的电流环；
将电压环输出和电流环输出的信号相乘的乘法器MULT1，乘法器MULT1输出信号作为慢速电流环的给定信号；
第一运算放大器U1输出信号与慢速电流环的给定信号组成的慢速电流环，慢速电流环输出调制波；
调制波信号与30K载波组成的比较电路，比较器COMP1的四个输出端分别输出第一三极管M1的门极G1、第二三极管M2的门极G2、第三三极管M3的门极G3、第四三极管M4的门极G4的控制信号；其中：第一三极管M1的门极G1和第二三极管M2的门极G2的控制信号为互补信号，第三三极管M3的门极G3和第四三极管M4的门极G4的控制信号为互补信号。
所述电压环的具体结构为：
电压源VDC1通过第一电阻R1连接第一比较器OP1的反相输入端；
第三运算放大器U3输出信号通过第二电阻R2连接第一比较器OP1的反相输入端；
第一比较器OP1的正相输入端通过第三电阻R3接地；
第一比较器OP1的反相输入端和输出端之间连接第一滤波器RC1。
所述电流环的具体结构为：
电流源IDC1通过第四电阻R4连接第二比较器OP2的反相输入端；
第二运算放大器U2输出信号通过第五电阻R5连接第二比较器OP2的反相输入端；
第二比较器OP2的正相输入端通过第六电阻R6接地；
第二比较器OP2的反相输入端和输出端之间连接第二滤波器RC2。
所述慢速电流环的具体结构为：
乘法器MULT1的输出信号通过第七电阻R7连接第三比较器OP3的反相输入端；
第一运算放大器U1输出信号通过第八电阻R8连接第三比较器OP3的反相输入端；
第三比较器OP3的正相输入端通过第九电阻R9接地；
第三比较器OP3的反相输入端和输出端之间连接第三滤波器RC3。
所述比较电路中，调制波信号连接比较器COMP1的正相输入端，30K载波连接比较器COMP1的反相输入端。
H桥电路正极与电源之间串联第五三极管M5，用于被测电池的倒灌保护。由于被测电池BT1特性的关系，如果由于某种异常情况导致VBUS电压低于被测电池BT1电压。那么在图示的情况下，电流就会从被测电池BT1,慢速电流采样环FL1,第一电感L1,第一三极管M1再到第五三极管M5,假设第五三极管M5不存在，那么被测电池BT1电流就会直接流到VBUS，并且不可控。直到电路烧开路为止，可能会有导致火灾等隐患。电池反过来接也一样。被测电池BT1,快速电流采样环FL2,第二电感L2,第三三极管M3->第五三极管M5。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神做举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种电池测试机的电路结构，其特征在于它包括由第一三极管M1、第二三极管M2、第三三极管M3、第四三极管M4、被测电池BT1构成的H桥，H桥中：
-第一半桥包括第一三极管M1、第二三极管M2、第一电感L1和第一分流器电容C1，第一三极管M1和第二三极管M2分别设置在第一半桥的两个垂直腿上，第一半桥通过第一电感L1连接被测电池BT1的正极，第一电感L1和被测电池BT1的连接处通过第一分流电容C1接地；
-第二半桥包括第三三极管M3、第四三极管M4、第二电感L2和第二分流器电容C2，第三三极管M3、第四三极管M4分别设置在第二半桥的两个垂直腿上，第二半桥通过第二电感L2连接被测电池BT1的负极，第二电感L2和被测电池BT1的连接处通过第二分流电容C2接地；
在被测电池BT1的正负极两侧分别设置慢速电流采样环FL1、快速电流采样环FL2进行电流采样；慢速电流采样环FL1连接第一运算放大器U1的输入端，快速电流采样环FL2连接第二运算放大器U2的输入端，被测电池BT1的正负极连接第三运算放大器U3的输入端，第一运算放大器U1的输出端、第二运算放大器U2的输出端、第三运算放大器U3的输出端均连接信号处理电路的输入端；
信号处理电路的第一输出端G1、第二输出端G2、第三输出端G3、第四输出端G4分别连接第一三极管M1的门极G1、第二三极管M2的门极G2、第三三极管M3的门极G3、第四三极管M4的门极G4。
2.根据权利要求1所述的电路结构，其特征在于所述信号处理电路包括：
-第三运算放大器U3输出信号与基准电压组成的电压环；
-第二运算放大器U2输出信号与基准电流组成的电流环；
-将电压环输出和电流环输出的信号相乘的乘法器MULT1，乘法器MULT1输出信号作为慢速电流环的给定信号；
-第一运算放大器U1输出信号与慢速电流环的给定信号组成的慢速电流环，慢速电流环输出调制波；
-调制波信号与30K载波组成的比较电路，比较器COMP1的四个输出端分别输出第一三极管M1的门极G1、第二三极管M2的门极G2、第三三极管M3的门极G3、第四三极管M4的门极G4的控制信号；其中：第一三极管M1的门极G1和第二三极管M2的门极G2的控制信号为互补信号，第三三极管M3的门极G3和第四三极管M4的门极G4的控制信号为互补信号。
3.根据权利要求2所述的电路结构，其特征在于所述电压环的具体结构为：
电压源VDC1通过第一电阻R1连接第一比较器OP1的反相输入端；
第三运算放大器U3输出信号通过第二电阻R2连接第一比较器OP1的反相输入端；
第一比较器OP1的正相输入端通过第三电阻R3接地；
第一比较器OP1的反相输入端和输出端之间连接第一滤波器RC1。
4.根据权利要求2所述的电路结构，其特征在于所述电流环的具体结构为：
电流源IDC1通过第四电阻R4连接第二比较器OP2的反相输入端；
第二运算放大器U2输出信号通过第五电阻R5连接第二比较器OP2的反相输入端；
第二比较器OP2的正相输入端通过第六电阻R6接地；
第二比较器OP2的反相输入端和输出端之间连接第二滤波器RC2。
5.根据权利要求2所述的电路结构，其特征在于所述慢速电流环的具体结构为：
乘法器MULT1的输出信号通过第七电阻R7连接第三比较器OP3的反相输入端；
第一运算放大器U1输出信号通过第八电阻R8连接第三比较器OP3的反相输入端；
第三比较器OP3的正相输入端通过第九电阻R9接地；
第三比较器OP3的反相输入端和输出端之间连接第三滤波器RC3。
6.根据权利要求2所述的电路结构，其特征在于所述比较电路中，调制波信号连接比较器COMP1的正相输入端，30K载波连接比较器COMP1的反相输入端。
7.根据权利要求1所述的一种电池测试机的电路结构，其特征在于H桥电路正极与电源之间串联第五三极管M5，用于被测电池的倒灌保护。
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| CN202023117761.5U CN214174576U (zh) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | 一种电池测试机的电路结构 |
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| CN202023117761.5U Active CN214174576U (zh) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | 一种电池测试机的电路结构 |
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