超级电容寿命耐久试验设备的研究与实现

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1、第6期吴庆茂：超级电容寿命耐久试验设备的研究与实现清洁能源、混合动力等众多领域有着巨大的应用和数．通过A／D模拟数字转换模块采样电源和负载潜力Ill。的数据，反馈到单片机．形成严谨的闭环控制系由于超级电容器在我国的应用处于试验论证阶统．原理方框图如图l所示。段．在动力应用中也刚刚开始发展．仍处于起步阶1．1稳压恒流电源段；无论是混合动力还是纯电动，其可靠性、稳定性等相关指标还不是很好．这就需要通过各种方法本设备采用的电源是一款稳压恒流型高频开关来提高其可靠性和稳定性。针对此项技术瓶颈．本电源，具有效率高、稳定性高、纹波电压低等优文提出并研制了超级电容器寿命耐久试验设

2、备．严点，主要由以下部分组成【2J，如图2所示。格把关质量和可靠性问题。该试验设备由单片机、恒压恒流电源、电子负载、高精度A／D和D／A转换模块、继电器．以及真彩触摸屏等部分组成。触摸屏作为一种便捷的输人接E1．得到广泛的应用。本设计通过触摸屏预先设定试验参数发送到单片机．单片机根据设定的参数．通过D／A数模转换器控制电源和电子负载．准确地输出试验条件的电压和电流．并且进行控制继电器的充放电循环试验：同时通过A／D模数转换模块来实时地检测超图2电源方框图级电容试验过程的数据信息．对数据进行分析和处在图2中．220V交流电压经过低通滤波和一理．并定时地存储在存储器中。

3、支持一键存储U次整流滤波后变成含有一定脉动电压成分的直流电盘。本设备测量精度高、性能稳定，可对超级电容压．然后进入高频变换部分。高频变换部分的核心的充放电特性进行分析．对了解超级电容特性的研是一组高频率电子开关管。比如开关晶体管、场效究有重要意义：同时方便生产厂家进行自我测试，应管(MOSFET)等组件。产生高频(30kHz以满足生产需求：又便于检测实验室“易测试”，提上)方波．所得到的方波驱动电子开关给高频隔离供具有说服力的数据由此可以保证新型元器件的变压器的初级．在高频变压器的次级感应出的电压产品质量，带动生产工艺进步。促进产品升级，助被二次整流、滤波后变成直流

4、电压输出。为了调节力产品自主研发．乃至在更大程度上推动新兴战略产业的发展输出电压．使得在输入交流和输出负载发生变化时．输出电压能保持稳定，在这里采用一个脉冲宽1模块功能的设计与分析度调制器(PWM)的电路，通过对输出电压采样，超级电容寿命循环试验设备采用稳压恒流电源采样后与单片机控制D／A数模转换模块输出稳定作为充电源设备．恒流放电为电子负载．以单片机的电压比较、放大后反馈到脉宽调制电路．根据比为控制核心．根据超级电容在试验过程的电压控制较结果来控制高频功率开关组件的开关时间比例充放电循环试验。根据预设的试验参数通过D／A(占空比)．达到调整输出电压的目的。数字模拟

5、转换模块来准确地控制电源和负载的参高频电子开关是电能转换的主要器件。在一个电子开关周期()内，电子开关的接通时间t与一个电子周期所占的时间之比．叫接通占空比(D)，D=to．／断开时间t，所占的比例被称为断开占空比(D’)，D’=t／。开关周期是开关频率的倒数，=1／厂0例如：一个开关电源的工作频率是50kHz。它的周期=1／(50xl0)=20。很明显，接通占空比(D)越大，负载上的电压越高．表明电子开关的接通时间越长，此时负载图1原理方框图感应电压较高。olANztCHANPINKEI‘AOXINGYUHUANJINGSHIYAN电子产品可靠性与环境试验2013

6、缸1．2电子负载数据．这意味着必须增加一个额外的Bit来捕获LSB．这里采用了32个时钟周期来处理这样的要电子负载工作时通过控制功率管(MOS．求．每次转换用32个时钟周期．前8个时钟周期FET)或晶体管的导通量．靠功率管的耗散率来消用于发送控制字．后24时钟周期将采样结果从耗电能的功能模块。具有定电流(CC)、定电阻ADS8341输出最后8个时钟周期的第一个时钟(CR)、定电压(CV)和定功率(CP)等工作功能周期用来捕获LSB位．剩下的最后7个时钟周期模式。超级电容放电时必须工作在恒流模式下，所空闲在SPI的初始化时．一定要根据数据采集时以负载设计时采用定电流模

7、式．原理图如图3所序图设置来设置采样控制位SMP和时钟沿选择位示采用误差放大的电压控制功率管的导通量，控CKE．这样单片机和A／D才能正常地实现数据交制电压越大．电子负载的电流就越大。为了使电子换．否则会出现数据混乱。负载工作时能恒定在一定的电流值内．必须采样输出电流作为反馈信号．与单片机控制的D／A输出电压比较，调整误差放大器的输出电压，使负载的电流控制在稳定的状态。图4ADS8341数据采集时序图D／A转换器采用AD公司推出的AD5541．它为单通道、16位、串行输入和电压输出的数模转图3电子负载原理图换器(DAC)，采用5v单电源供电。AD5541采1．3