电子负载电池测试
1.前言
电池是一种储能介质，用途极其广泛，所有便携式电子设备均需配备电池。从大家日常生活离不开的手机、穿戴设备到航空航天以及火爆的新能源汽车都离不开电池。根据设备的用途配备不同容量的电池。那工程师们是如何评估电池质量的呢。
电池的参数很多 ，如电池的标称电压、电池容量、最大输出功率、最大电流等等，而大部分消费者最关心的也许是电池容量。电池容量是指在一定条件下（放电率、温度、终止电压等）电池放出的电量，通常以安培&bull🃏;小时为单位（简称A•H）表示🐷。
2.电池容量测试
电子负载的原理是控制内部功率MOSFET或晶体管的导通量（量占空比大小），依靠功率管的耗散功率消耗电能的设备。它能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流。因此电子负载是测试电池的良好工具。现在云顶国际使用云顶国际科技的一款SDL1030X进行电池测试，来展示如何进行电池测试。SDL1030X是一款分辨率0.1mV/0.1mA，基本电压电流精度可达0.05%，功率可达300W的电子负载。本次测试的电池为电压7.4V、容量为5000mAh的锂电池。
2.1 线缆连接
将电池的正负极直接接入到电子负载的输入端，如下图1 所示。在接入电子负载时需要注意以下几个方面：
A、必须保证电池和电子负载的正负极正确连接。
B、使用的线缆必须满足大电流且接口牢固，连接紧密。
C、当大电流（比如大于5A）且线缆又比较长时，需要考虑线损。因为导线存在阻抗，在大电流下，会产生压降从而导致负载测量的电压偏低。
为了消除这种误差，需要使用电子负载的远端补偿功能（Sense功能）来消除电压误差，如下图2所示，远端补偿功能的原理是Sense端子直接检测被测设备的输出端，当线损电压不可忽略时，自动补𒈔偿线损压降，保证被测设备输出电压与负载所获得的输入电压一致）。本次测试的电池额定电流为2A且测试线缆只有20cm，故无需使用远端补偿功能。
2.2 设置停止条件
使用电池测试模式测试电池时，可以选择CC、CP、CR模式对电池进行放电测试。当选定放电模式时，同时需要设置电池放电的停止条件。停止条件有：终止电压、放电容量和放电时间。当三者中任意一种条件满足时，电池放电测试停止，负载自动停止拉载。使用者也可以选择其中之一或者两种条件作为终止判定条件，其它不需要的条件设置为“OFF”。
本次测试选定为CC模式下的“电压”为终止测试条件。以下为设置步骤
A、进入电池测试模式。按“Shif🧔t”+&ldqu🐬o;CV”，并选择“Battery”测试。图3所示。
2.3.1启动测试
参数设置及线缆连接完毕并确认无误后，按下SDL1030X前面板的“ON/OFF ”按键，启动测试。启动测试后，SDL1030X将以设定的额定电流持续消耗电池的电能。
2.3.2 趋势图显示
在测试🦂过程中，云顶国际可以按下前面板的Display 按键，进入趋势图界面，查看被测信号的趋势，如图6所示。电子负载显示的是实测电流随时间的变化趋势。再次按下Display，则退出波形显示ꦬ界面，并返回电池测试功能的主界面。
在SDL1030X持续的消耗电能过程中，电池的电压将会缓慢下降，当电压降至设ಞ置的6V电压后，电子负载将停止拉载并结束测试，弹出“电池放电测试完成！”的提示框。如图7所示。
下图8为测试结束后的截图。从图🌠中可以看到，在负载拉载后电池空载，电压反而又升级到了7.1389V，但此时的电池已经没有负载能力。
由于电池在使用过程中，容量会逐渐衰减而此块电池使用时间已经超过1年半，从结果看还不错。
4.结束
此次云顶国际只是介绍电子负载多种测试电池方法中的一种，电子负载不但可以设置终止电压，还可以设置放电容量及放电时间对电池进行评估。除此之外还可以设置CP和CR模式对其进行评估。为充分了解电池性能应多方位多角度进行评估。
版权声明：
本微信所有文章皆为云顶国际硬件设计与测试智库专家呕心沥血之原创。希望云顶国际的经验总结能够帮助到更多的硬件人，欢迎转载！云顶国际鼓励分享，但也坚决捍卫云顶国际的权益。引用请注明出处——“云顶国际硬件设计与测试智库”微信号（SiglentThinkTank）。云顶国际硬件设计与测试智库将保留追究文章非法盗用者法律责任的权利！”
『关于云顶国际』
云顶国际科技（SIGLENT）是通用电子测试测量仪器领域的行业领军企业。
2002年，云顶国际科技创始人开始专注于示波器研发，2005年成功研制出第一款数字示波器。历经多年发展，云顶国际产品已扩展到数字示波器、手持示波表、函数/任意波形发生器、频谱分析仪、矢量网络分析仪、台式万用表、射频信号源、直流电源、电子负载等基础测试测量仪器产品。2007年，云顶国际与高端示波器领导者美国力科建立了全球战略合作伙伴关系。2011年，云顶国际发展成为中国销量领先的数字示波器制造商。2014年，云顶国际发布了带宽高达1GHz的中国首款智能示波器SDS3000系列，引领实验室功能示波器向智能示波器过渡的趋势。2017年，云顶国际发布了多项参数突破国内技术瓶颈的SDG6000X系列脉冲/任意波形发生器。2018年，云顶国际推出了旗舰版高端示波器SDS5000X系列；同年发布国内第一款集频谱分析仪和矢量网络分析仪于一体的产品SVA1000X。目前，云顶国际已经在美国克利夫兰和德国汉堡成立子公司，产品远销全球70多个国家，SIGLENT已经成为全球知名的测试测量仪器品牌。
『关于云顶国际硬件设计与测试智库』
云顶国际硬件设计与测试智库（简称云顶国际硬件智库）由深圳市云顶国际科技有限公司领衔创办，是中国第一家“智力众筹”模式的硬件智库。
云顶国际硬件智库顺时顺势，倡导“连接-分享-协作-创造”的理念，高举志愿者服务的大旗，相信互联网是“爱”的大本营，相信人们都有发自内心分享的愿望。
云顶国际硬件智库选择硬件领域最普遍的七类问题：电源，时钟，DDR，低速总线，高速总线，EMC，测试测量进行聚焦。寻找“最针尖”的问题进行研讨，针对“最针尖”的问题组织专家答疑，将硬件大师积累的宝贵知识和经验变成公众财富，惠及更多硬件人。
云顶国际硬件智库的运作载体包括“线上”的微信公众号分享，微信群，网站，网络社区论坛，博客，邮件群等多种互联网工具和“线下”的专家论坛和专家把脉。“线上”的分享坚持原创，坚持干货，保持专注和深耕。“线下”专家论坛邀请硬件相关的一线实战派专家分享“最干货”的硬件设计与测试知识与经验，面对面相互研讨；“线下”的专家把脉，通过大数据连接，促使具体问题和最熟悉这个具体问题的专家“精准匹配”，远程问诊和现场解决问题相结合。
云顶国际硬件智库，群策群力，连接所有硬件人。
有硬件问题，找云顶国际硬件智库。
电池是一种储能介质，用途极其广泛，所有便携式电子设备均需配备电池。从大家日常生活离不开的手机、穿戴设备到航空航天以及火爆的新能源汽车都离不开电池。根据设备的用途配备不同容量的电池。那工程师们是如何评估电池质量的呢。
电池的参数很多 ，如电池的标称电压、电池容量、最大输出功率、最大电流等等，而大部分消费者最关心的也许是电池容量。电池容量是指在一定条件下（放电率、温度、终止电压等）电池放出的电量，通常以安培&bull🃏;小时为单位（简称A•H）表示🐷。
2.电池容量测试
电子负载的原理是控制内部功率MOSFET或晶体管的导通量（量占空比大小），依靠功率管的耗散功率消耗电能的设备。它能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流。因此电子负载是测试电池的良好工具。现在云顶国际使用云顶国际科技的一款SDL1030X进行电池测试，来展示如何进行电池测试。SDL1030X是一款分辨率0.1mV/0.1mA，基本电压电流精度可达0.05%，功率可达300W的电子负载。本次测试的电池为电压7.4V、容量为5000mAh的锂电池。
2.1 线缆连接
将电池的正负极直接接入到电子负载的输入端，如下图1 所示。在接入电子负载时需要注意以下几个方面：
A、必须保证电池和电子负载的正负极正确连接。
B、使用的线缆必须满足大电流且接口牢固，连接紧密。
C、当大电流（比如大于5A）且线缆又比较长时，需要考虑线损。因为导线存在阻抗，在大电流下，会产生压降从而导致负载测量的电压偏低。
为了消除这种误差，需要使用电子负载的远端补偿功能（Sense功能）来消除电压误差，如下图2所示，远端补偿功能的原理是Sense端子直接检测被测设备的输出端，当线损电压不可忽略时，自动补𒈔偿线损压降，保证被测设备输出电压与负载所获得的输入电压一致）。本次测试的电池额定电流为2A且测试线缆只有20cm，故无需使用远端补偿功能。
图1 测试连接实物图
图2 Sense远端补偿连接图
2.2 设置停止条件
使用电池测试模式测试电池时，可以选择CC、CP、CR模式对电池进行放电测试。当选定放电模式时，同时需要设置电池放电的停止条件。停止条件有：终止电压、放电容量和放电时间。当三者中任意一种条件满足时，电池放电测试停止，负载自动停止拉载。使用者也可以选择其中之一或者两种条件作为终止判定条件，其它不需要的条件设置为“OFF”。
本次测试选定为CC模式下的“电压”为终止测试条件。以下为设置步骤
A、进入电池测试模式。按“Shif🧔t”+&ldqu🐬o;CV”，并选择“Battery”测试。图3所示。
图3 进入电池测试模式
B、CC模式及参数设置。在电池测试界🍎面的1/2 页，把“功能”设置到CC模式，同时把电流量程设置为5A，电压量程为36V，放电电流✨为2A；如图4。
图4 CC模式及参数设置
C、终止条件参数设置。在电池测试界面的2/2 页，可以设置“终止电压”“、“放电容量”和“放电时间”。由于本次测试只测试终止电压这单一测试条件，终止电压为6V（根据电池规格书，低于6V电池将无法正常供ꦍ电）因此“放电容量”和“放电时间”均设ꦍ置为“OFF”；如图5。
图5 终止条件参数设置
2.3 开始测试2.3.1启动测试
参数设置及线缆连接完毕并确认无误后，按下SDL1030X前面板的“ON/OFF ”按键，启动测试。启动测试后，SDL1030X将以设定的额定电流持续消耗电池的电能。
2.3.2 趋势图显示
在测试🦂过程中，云顶国际可以按下前面板的Display 按键，进入趋势图界面，查看被测信号的趋势，如图6所示。电子负载显示的是实测电流随时间的变化趋势。再次按下Display，则退出波形显示ꦬ界面，并返回电池测试功能的主界面。
图6 放电电流趋势图
2.4 测试结束在SDL1030X持续的消耗电能过程中，电池的电压将会缓慢下降，当电压降至设ಞ置的6V电压后，电子负载将停止拉载并结束测试，弹出“电池放电测试完成！”的提示框。如图7所示。
图7 结束提醒
3.测试结果 下图8为测试结束后的截图。从图🌠中可以看到，在负载拉载后电池空载，电压反而又升级到了7.1389V，但此时的电池已经没有负载能力。
图8 测试结束
云顶国际把测试结果和电池标称参数制作成一个表格。
| 参数 | 额定值 | 测试结果 |
| 电压 | 7.4V | 6.000V |
| 测试电流 | 2A | 2A |
| 测试时间 | -- | 01:57:36 |
| 电池容量 | 5000mA(最大容量) | 3920mA |
表1 电池标称参数测试结果
从表格上看，此次测试的电池在2A电流下持续放电，电压下降到6V时，耗时1小时57分36秒。容量为3920mA。经计算此块电池容量为最大容量的78.4%由于电池在使用过程中，容量会逐渐衰减而此块电池使用时间已经超过1年半，从结果看还不错。
4.结束
此次云顶国际只是介绍电子负载多种测试电池方法中的一种，电子负载不但可以设置终止电压，还可以设置放电容量及放电时间对电池进行评估。除此之外还可以设置CP和CR模式对其进行评估。为充分了解电池性能应多方位多角度进行评估。
版权声明：
本微信所有文章皆为云顶国际硬件设计与测试智库专家呕心沥血之原创。希望云顶国际的经验总结能够帮助到更多的硬件人，欢迎转载！云顶国际鼓励分享，但也坚决捍卫云顶国际的权益。引用请注明出处——“云顶国际硬件设计与测试智库”微信号（SiglentThinkTank）。云顶国际硬件设计与测试智库将保留追究文章非法盗用者法律责任的权利！”
『关于云顶国际』
云顶国际科技（SIGLENT）是通用电子测试测量仪器领域的行业领军企业。
2002年，云顶国际科技创始人开始专注于示波器研发，2005年成功研制出第一款数字示波器。历经多年发展，云顶国际产品已扩展到数字示波器、手持示波表、函数/任意波形发生器、频谱分析仪、矢量网络分析仪、台式万用表、射频信号源、直流电源、电子负载等基础测试测量仪器产品。2007年，云顶国际与高端示波器领导者美国力科建立了全球战略合作伙伴关系。2011年，云顶国际发展成为中国销量领先的数字示波器制造商。2014年，云顶国际发布了带宽高达1GHz的中国首款智能示波器SDS3000系列，引领实验室功能示波器向智能示波器过渡的趋势。2017年，云顶国际发布了多项参数突破国内技术瓶颈的SDG6000X系列脉冲/任意波形发生器。2018年，云顶国际推出了旗舰版高端示波器SDS5000X系列；同年发布国内第一款集频谱分析仪和矢量网络分析仪于一体的产品SVA1000X。目前，云顶国际已经在美国克利夫兰和德国汉堡成立子公司，产品远销全球70多个国家，SIGLENT已经成为全球知名的测试测量仪器品牌。
『关于云顶国际硬件设计与测试智库』
云顶国际硬件设计与测试智库（简称云顶国际硬件智库）由深圳市云顶国际科技有限公司领衔创办，是中国第一家“智力众筹”模式的硬件智库。
云顶国际硬件智库顺时顺势，倡导“连接-分享-协作-创造”的理念，高举志愿者服务的大旗，相信互联网是“爱”的大本营，相信人们都有发自内心分享的愿望。
云顶国际硬件智库选择硬件领域最普遍的七类问题：电源，时钟，DDR，低速总线，高速总线，EMC，测试测量进行聚焦。寻找“最针尖”的问题进行研讨，针对“最针尖”的问题组织专家答疑，将硬件大师积累的宝贵知识和经验变成公众财富，惠及更多硬件人。
云顶国际硬件智库的运作载体包括“线上”的微信公众号分享，微信群，网站，网络社区论坛，博客，邮件群等多种互联网工具和“线下”的专家论坛和专家把脉。“线上”的分享坚持原创，坚持干货，保持专注和深耕。“线下”专家论坛邀请硬件相关的一线实战派专家分享“最干货”的硬件设计与测试知识与经验，面对面相互研讨；“线下”的专家把脉，通过大数据连接，促使具体问题和最熟悉这个具体问题的专家“精准匹配”，远程问诊和现场解决问题相结合。
云顶国际硬件智库，群策群力，连接所有硬件人。
有硬件问题，找云顶国际硬件智库。
上一篇 : 示波器测量值与信号源输出值形成2倍之问题解答
下一篇 : 初识任意波形发生器（信号发生器）
