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一种串联锂离子电池组监测系统的设计方案

可以通过对状态数据的进行分析从而掌握电池组的工作情况，对不安全的状态进行及时的处理，确保其工作的可靠性。 图1 串联锂离子电池组监测系统结构图 1. 2 串联锂离子电池组的共地问题 串联锂离子电池组电压测量的方法有多种，最简单的是电阻分压测量方法，该方法缺点是大阻值电阻的漂移误差和电阻漏电流导致测量精度低，且影响电池组的一致性。另外一种较为常用的方法是每一个单体电池用一个隔离运算放大器，但是它的体积大且价格高，适于测量精度要求高且不考虑漏电流和成本的场合。设计选用德州仪器公司的ina117 来解决串联锂离子电池组的共地问题[3].ina117 的失真为0. 001%; 共模拟制比最小86 db,共模输入电压范围± 200 v,适合于高精度的测量。 ina117 内置了380 kω、20 kω 和21. 1 kω3 个电阻，因此外部电路省去精密电阻，减少了精密电阻带来的误差和系统复杂程度。图2 是ina117 输出1 节电池电压的接法，6 脚和1 脚之间的电压就是1 节电池两端的电压差。 图2 ina117 输出电压是两输入电压之差的接法 该检测系统采用16 个i

INA117基本电源和信号连接电路

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INA117构成的4种典型的电流-电压变换电路

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高共模电压差分放大器INA117

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利用INA117组成的负载电流测量放大器

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INA117

低共模输人范围：±200V(VS＝±15V)； 保护输入：±500V的共同模式，±500V的差分；单位增益：0.02％的增益误差(最大值)； 非线性误差：0.001％(最大值)； 共模抑制比：86dB(最小值).

高共模电压差分放大器INA117

相关元件pdf下载：ina117 ina117是精密单位增益差分仪表放大器，具有很高的共模输入电压范围。内部包含一个精密运放和集成薄膜电阻网络。ina117能够在高达±500v瞬间共模信号中精确测量微弱的差分电压。在许多应用场合，电气隔离不是必需的，ina117能够替代隔离放大器。这可以取消输入端昂贵的电源，消除纹波、噪声和静电电流的影响。ina117具有0．001％的非线性失真和200khz带宽，其性能优于普通隔离放大器。ina117采用8脚微型塑封dip和so-8表面封装，温度范围为0～+70℃；to-99金属封装的温度范围为-25～+85℃和-55～+125℃。ina117的引脚排列如图所示。

利用INA117组成电池单元电压监测电路

相关元件pdf下载：ina117 如图所示为利用ina117组成电池单元电压监测电路。锂电池或积层(叠层)电池由多个电池单元组成，由于每个单元内阻不同就有可能造成充放电电流不同，内阻小的单元充放电电流大，反之则小。内阻小的单元因为充放电电流大会产生大量的热量造成损坏，而充放电电流可以从电池两端电压反映出来，因此要对电池单元电压监测以充放电电流的大小。该电路采用多个ina117，将电池两端电压作为输入信号，ina117输出后送到多路分配器，由多路分配器切换输出不同电池单元的电压。eo等于电池的单元电压。

利用INA117组成的负载电流测量放大器

相关元件pdf下载：ina117 ina106 如图所示为利用ina117组成的负载电流测量放大器。运算放大器a1构成电压跟随器，起到信号源与负载隔离的作用，电源±vs对a1供电，vin经a1后加到负载上，即负载的供电电流由a1提供。分别将r1和r2串联到电源±vs对a1的供电回路作为取样电阻，用于检测流过电阻的电流。根据“结点电流定律”，iload=i1-i2，两个取样电阻两端电压分别反映了iload的大小，也就是反映了jload 的大小。将取样电阻两端电压输入两个ina117，由ina106放大10倍后输出。

由OPA1013和INA117构成输入缓冲器的电流检测电路

相关元件pdf下载：opa1013 ina117 如图所示为由opa1013构成输入缓冲器的电流检测电路。在ina117输入端加一级缓冲器可以使放大器增益误差为零或共模抑制比降低。opa1013可以构成电压跟随器(短接r2，省略r1)；也可以构成具有增益的同相放大器，具有一定增益可以改善ina117前向通道的信噪比和cmr，同时允许取样电阻上可以有较低的电压降。选择运放opa1013作为缓冲器可以使输入输出电压摆幅接近负电源。v0=irs(1+r2／r1)。

由INA117构成的测量电源输出电流电路

相关元件pdf下载：ina117 如图所示为由ina117构成的测量电源输出电流电路。在电源与负载之间串联一个取样电阻rs， ina117输入阻抗很大，因此流过负载电流il也同样流过rs，检测rs两端的电压降即可测量电源电流的大小。由于取样电阻rs的存在，将造成输入端电阻网络失配，会引起共模抑制比下降，这可以用在输入端串联电阻rc来解决。如果取样电阻的阻值低于20ω，共模抑制比的下降可忽略不计，则串联电阻rc可以不用。如果所用电源具有检测端，则rc下端可与电源检测端相连，以消除电压降误差。

寻找大共模电压的运放。

ina117和ad629可以如题