TIDA-01040

Diseño de referencia del comprobador de baterías para aplicaciones de alta corriente

TIDA-01040

Archivos de diseño

Información general

La formación de baterías de iones de litio y las pruebas eléctricas requieren un control preciso de la tensión y la corriente, generalmente hasta superar ±0.05 % en el rango de temperatura especificado.  Este diseño de referencia propone una solución para aplicaciones de comprobadores de baterías de alta corriente (hasta 50 A) que admiten tensiones de entrada (bus) de 8 V 16 V y tensiones de carga de salida (batería) de 0 V a 5 V. El diseño utiliza un controlador bidireccional multifásico integrado, LM5170, combinado con convertidores de datos de alta precisión y amplificadores de instrumentación para lograr precisión de carga y descarga del 0.01 % a escala completa. Para maximizar la capacidad de la batería y minimizar el tiempo de formación de la batería, el diseño utiliza bucles de calibración de corriente constante (CC) y tensión constante (CV) de alta precisión con una interfaz simplificada. Se describen todas las teorías clave de diseño y guían a los usuarios a través del proceso de selección de piezas y optimización. Por último, también se presentan el esquema, el diseño de la placa, las pruebas de hardware y los resultados.

Funciones
  • Subsistema de comprobación de baterías con control de calibración que alcanza una precisión de control de corriente de escala completa del 0.01 %.
  • Es compatible con aplicaciones de hasta 50 A con una tensión de entrada (bus) de 8 V a 16 V y una carga de salida (batería) de 0 V a 4.5 V (5 V máx.)
  • Controlador bidireccional buck y boost LM5170
  • Referencia programable de alta precisión suministrada por DAC80004
  • Supervisión de tensión y corriente proporcionadas por el sigma-delta de 24 bits ADS131A04
  • Interfaz de control amigable con el usuario
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Se desarrolló una placa completamente integrada únicamente para pruebas y validación de rendimiento y no está disponible para la venta.

Archivos de diseño y productos

Archivos de diseño

Descargue archivos de sistema listos para usar para acelerar su proceso de diseño.

TIDUE89B.PDF (3977 KB)

Descripción general del diseño de referencia y datos de las pruebas de rendimiento verificadas

TIDRWK1.PDF (431 KB)

Descripción detallada del diseño para la instalación de componentes

TIDRWK0.PDF (215 KB)

Lista completa de componentes de diseño, designadores de referencia y números de fabricantes/piezas

TIDRWK3.ZIP (4179 KB)

Archivos para modelos 3D o dibujos 2D de componentes de IC

TIDCER0.ZIP (1352 KB)

Fichero de diseño que contiene información sobre la capa física de la PCB de diseño

TIDRWK2.PDF (5830 KB)

Archivo de trazado de capas de PCB para generar el trazado del diseño de PCB

TIDRWJ9.PDF (1255 KB)

Diagrama esquemático detallado del diseño y los componentes

Productos

Incluye productos de TI en el diseño y posibles alternativas.

Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

TPS737Regulador de tensión de caída ultrabaja de 1 A con protección de corriente inversa y activación

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Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

TPS717Regulador de tensión de caída baja, alta PSRR, baja IQ, 150 mA con activación

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Controladores CA/CC y CC/CC (FET externo)

LM5118Controlador elevador-reductor no síncrono con modo de corriente de Vin amplia de 3 V-75 V

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Amplificadores operacionales de precisión (Vos < 1 mV)

TLV07Amplificador operacional de precisión, 36 V, bajo nivel de ruido, salida de carril a carril

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Semiconductores

LM2664Inversor de tensión de capacitor conmutado con entrada de tensión de 1.8 V a 5.5 V

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Controladores CA/CC y CC/CC (FET externo)

LM5170-Q1Controlador de corriente bidireccional multifásico con certificación AEC-Q100

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Diodos de protección ESD

TPD4S012Diodo de protección ESD cuádruple de 0.8 pF, 5.5 V, ±10 kV con Vbus tolerante a 15 V para interfa

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Amplificadores operacionales de precisión (Vos < 1 mV)

OPA827Amplificador operacional de bajo ruido y alta precisión con entrada JFET

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Amplificadores totalmente diferenciales

THS4561Amplificador diferencial completo de rango de fuente amplio, 60 MHz y baja potencia

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Interruptores y multiplexores analógicos y de precisión

SN74LV4053A-Q1Interruptor analógico 2:1 de tres canales (SPDT) de 5 V para automoción

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Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

TPS709Regulador de tensión de caída baja de 150 mA, 30 V e IQ ultrabajo con protección de corriente invers

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Amplificadores de instrumentación

INA188Amplificador de instrumentación de 36 V, deriva cero y salida de carril a carril

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Búferes y controladores inversores

SN74LVC1G04-Q1Inversor de 1.65 V a 5.5 V de calidad automotriz

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MCU Arm Cortex-M4

TM4C1294NCPDTMCU de 32 bits basada en Arm Cortex-M4F con 120 MHZ, 1 MB de memoria flash, 256 KB de RAM, USB, E

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DAC de precisión (≤ 10 MSPS)

DAC80004DAC de salida de tensión cuádruple de 16 bits reales y ultrapequeño con 1LSB INL/DNL

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Compuertas de traducción de tensión

SN74LV1T00Puerta NAND POSITIVA de 2 entradas, con fuente de alimentación única y selector de nivel lógico

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Compuertas de traducción de tensión

SN74LV1T32Puerta OR POSITIVA DE 2 ENTRADAS, con fuente de alimentación única y selector de nivel lógico

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Semiconductores

OPA2277Amplificador operacional de alta precisión y baja potencia de 10 µV, 0,1 µV/˚C

Hoja de datos: PDF | HTML
Amplificadores de propósito general

LM6142Amplificador operacional doble de baja potencia, de 24 V y 17 MHz

Hoja de datos: PDF
ADC de precisión

ADS131A04ADC delta-sigma de muestreo simultáneo, 24 bits, 128 kSPS y 4 canales

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Documentación técnica

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Tipo Título Descargar la versión más reciente en inglés Fecha
* Guía de diseño Battery Tester Reference Design for High Current Applications (Rev. B) 18/07/2019
Artículo técnico Taking a modular approach to high-precision, high-current battery test equipment PDF | HTML 21/06/2019
Artículo técnico Achieving highly accurate full-scale charge and discharge current control for high PDF | HTML 13/08/2018

Recursos de diseño

Desarrollo de hardware

Placa de evaluación
LM5170EVM-BIDIR Módulo de evaluación LM5170 de convertidor bidireccional de 48 V-12 V USB2ANY Adaptador de interfaz USB2ANY

Diseños de referencia

Diseño de referencia
PMP15038 Diseño de referencia de fuente de alimentación de 50 A y 0,05 % de precisión de corriente para siste PMP15043 Diseño de referencia de fuente de alimentación de 6A y 0,05 % de precisión de corriente para sistema PMP40182 Diseño de referencia de placa de alimentación del sistema de inicialización de batería bidireccional PMP40280 Diseño de referencia de placa de control del sistema de inicialización de batería bidireccional TIDA-010086 Diseño de referencia de formación y prueba de batería 10-A de bajo costo y control digital TIDA-01042 Diseño de referencia del comprobador modular de baterías para aplicaciones de 50 A, 100 A y 200 A.

Desarrollo de software

Soporte de software
DELTASIGMAEVAL-GUI Software de evaluación ADC Delta-sigma

Soporte y capacitación

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