為測(cè)試電池提供恒流負(fù)載的電路方案

假設(shè)我們需要測(cè)試 1.5V、AA 尺寸的堿性電池。我們可以應(yīng)用短路并測(cè)量電流，也可以測(cè)量開(kāi)路電壓，但兩種方法都不能正確測(cè)試電池。大約 250 mA 的合適測(cè)試電流可為我們提供更合理的測(cè)試。我們可以在 1.5V 下使用 6Ω 電阻負(fù)載，如果電池狀況良好，它會(huì)在 25°C 的環(huán)境溫度下產(chǎn)生 1.46V 的輸出電壓。劣質(zhì)電池可能產(chǎn)生低于 1.2V 的電壓。給定負(fù)載，1.2V 的輸出電流將為 200 mA 而不是 250 mA。電池將只有 80% 的滿(mǎn)載電流。相反，我們可以使用圖 1 中的電路 來(lái)產(chǎn)生恒流負(fù)載。

圖 1 AA 或 AAA 尺寸電池的測(cè)試儀使用恒流負(fù)載。

點(diǎn)擊放大

該電路使用 9V 電池和穩(wěn)壓器產(chǎn)生 5V 的穩(wěn)定電源電壓。根據(jù)該電壓，電路使用 IC 1、IC 2和 Q 3產(chǎn)生與電池輸出電壓無(wú)關(guān)的恒定灌電流。我們選擇的電流取決于電池大小。我們計(jì)算該電路的灌電流 I TEST =1/R 19 ×[V CC ×R 18 /(R 4 +R 18 )]，其中 I TEST 是我們正在測(cè)試的電流，V CC 是電阻電壓分頻器 R 4 和 R 18。R兩端的電壓對(duì)于 AAA 和 AA 電池， 19 的范圍應(yīng)為 0.3 至 0.85V。晶體管 Q 3 應(yīng)位于其有源區(qū)。電阻器 R 14 將 Q 3的基極電流限制在安全水平。

運(yùn)算放大器 IC 2的合適選擇也很重要。我們應(yīng)該使用具有軌到軌輸入和軌到軌輸出的單電源運(yùn)算放大器，例如Analog Devices的OP484ES或OP496GS。

OP184/OP284/OP484分別是單通道/雙通道/四通道、單電源、4 MHz帶寬放大器，具有軌到軌輸入與輸出特性。保證工作電壓范圍為3 V至36 V(或±1.5 V至±18 V)。

這些放大器非常適合要求交流性能與精密直流性能的單電源應(yīng)用。帶寬、低噪聲與精度特性組合，使其適合濾波器和儀器儀表等各種應(yīng)用。

其它應(yīng)用包括便攜式電信設(shè)備、電源控制與保護(hù)，以及用作具有寬輸出范圍傳感器的放大器或緩沖器。要求采用軌到軌輸入放大器的傳感器包括霍爾效應(yīng)傳感器、壓電傳感器和阻性傳感器。利用軌到軌輸入和輸出擺幅，設(shè)計(jì)人員可以在單電源系統(tǒng)中構(gòu)建多級(jí)濾波器，并保持高信噪比。OP184/OP284/OP484的額定工作溫度范圍為?40°C至+125°C擴(kuò)展工業(yè)溫度范圍。單通道OP184提供8引腳SOIC表貼封裝。雙通道OP284提供8引腳PDIP和SOIC表貼兩種封裝。四通道OP484提供14引腳PDIP和14引腳窄體SOIC兩種封裝。

當(dāng)我們連接被測(cè)電池時(shí)，Q 2 開(kāi)啟，然后 Q 1開(kāi)啟，將來(lái)自 9V 電池的電壓施加到穩(wěn)壓器。該動(dòng)作點(diǎn)亮D 3，表示待測(cè)電池有足夠的電壓進(jìn)行測(cè)試。LED D 4、 D 5和 D 6 指示電池的狀態(tài)。表 1 顯示了這些 LED 點(diǎn)亮所需的電壓范圍。

運(yùn)算放大器 IC 2A、 IC 2C和 IC 2D 用作比較器，具有一定的滯后以確保運(yùn)行穩(wěn)定性。包括R 5、R 6、R 8、R 17和R 22的電阻分壓器 設(shè)置電壓電平。二極管 D 1 和 D 2 是可選的，但在我們需要在溫度變化很大的室外操作電路時(shí)很有用。電阻器 R 15 保護(hù) IC 2A、 IC 2C和 IC 2D的輸入。

連接電池進(jìn)行測(cè)試時(shí)，應(yīng)至少測(cè)試 5 秒。 如果電池處于相對(duì)正常的狀態(tài)，LED D 3會(huì)亮起。在這種情況下，開(kāi)關(guān) Q 1 為電池測(cè)試儀供電。由 IC 2A 和 Q 3組成的灌電流發(fā)生器 為被測(cè)電池加載，電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)設(shè)置比較器電壓。

我們可以添加一個(gè)可選的自檢按鈕來(lái)檢查 9V 電池，以確保它有足夠的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電路。如果我們需要更準(zhǔn)確的測(cè)量，我們還可以將數(shù)字萬(wàn)用表連接到萬(wàn)用表端子。我們可以使用合適的旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)或可變電阻器，并通過(guò)改變 R 4的值來(lái)改變測(cè)試電流的值， 以測(cè)試另一種類(lèi)型或尺寸的電池。