为测试电池提供恒流负载的电路方案

假设我们需要测试 1.5V、AA 尺寸的碱性电池。我们可以应用短路并测量电流，也可以测量开路电压，但两种方法都不能正确测试电池。大约 250 mA 的合适测试电流可为我们提供更合理的测试。我们可以在 1.5V 下使用 6Ω 电阻负载，如果电池状况良好，它会在 25°C 的环境温度下产生 1.46V 的输出电压。劣质电池可能产生低于 1.2V 的电压。给定负载，1.2V 的输出电流将为 200 mA 而不是 250 mA。电池将只有 80% 的满载电流。相反，我们可以使用图 1 中的电路 来产生恒流负载。

图 1 AA 或 AAA 尺寸电池的测试仪使用恒流负载。

该电路使用 9V 电池和稳压器产生 5V 的稳定电源电压。根据该电压，电路使用 IC 1、IC 2和 Q 3产生与电池输出电压无关的恒定灌电流。我们选择的电流取决于电池大小。我们计算该电路的灌电流 I TEST =1/R 19 ×[V CC ×R 18 /(R 4 +R 18 )]，其中 I TEST 是我们正在测试的电流，V CC 是电阻电压分频器 R 4 和 R 18。R两端的电压对于 AAA 和 AA 电池， 19 的范围应为 0.3 至 0.85V。晶体管 Q 3 应位于其有源区。电阻器 R 14 将 Q 3的基极电流限制在安全水平。

运算放大器 IC 2的合适选择也很重要。我们应该使用具有轨到轨输入和轨到轨输出的单电源运算放大器，例如Analog Devices的OP484ES或OP496GS。

OP184/OP284/OP484分别是单通道/双通道/四通道、单电源、4 MHz带宽放大器，具有轨到轨输入与输出特性。保证工作电压范围为3 V至36 V(或±1.5 V至±18 V)。

这些放大器非常适合要求交流性能与精密直流性能的单电源应用。带宽、低噪声与精度特性组合，使其适合滤波器和仪器仪表等各种应用。

其它应用包括便携式电信设备、电源控制与保护，以及用作具有宽输出范围传感器的放大器或缓冲器。要求采用轨到轨输入放大器的传感器包括霍尔效应传感器、压电传感器和阻性传感器。利用轨到轨输入和输出摆幅，设计人员可以在单电源系统中构建多级滤波器，并保持高信噪比。OP184/OP284/OP484的额定工作温度范围为−40°C至+125°C扩展工业温度范围。单通道OP184提供8引脚SOIC表贴封装。双通道OP284提供8引脚PDIP和SOIC表贴两种封装。四通道OP484提供14引脚PDIP和14引脚窄体SOIC两种封装。

当我们连接被测电池时，Q 2 开启，然后 Q 1开启，将来自 9V 电池的电压施加到稳压器。该动作点亮D 3，表示待测电池有足够的电压进行测试。LED D 4、 D 5和 D 6 指示电池的状态。表 1 显示了这些 LED 点亮所需的电压范围。

运算放大器 IC 2A、 IC 2C和 IC 2D 用作比较器，具有一定的滞后以确保运行稳定性。包括R 5、R 6、R 8、R 17和R 22的电阻分压器 设置电压电平。二极管 D 1 和 D 2 是可选的，但在我们需要在温度变化很大的室外操作电路时很有用。电阻器 R 15 保护 IC 2A、 IC 2C和 IC 2D的输入。

连接电池进行测试时，应至少测试 5 秒。 如果电池处于相对正常的状态，LED D 3会亮起。在这种情况下，开关 Q 1 为电池测试仪供电。由 IC 2A 和 Q 3组成的灌电流发生器 为被测电池加载，电阻分压器网络设置比较器电压。

我们可以添加一个可选的自检按钮来检查 9V 电池，以确保它有足够的电压来驱动电路。如果我们需要更准确的测量，我们还可以将数字万用表连接到万用表端子。我们可以使用合适的旋转开关或可变电阻器，并通过改变 R 4的值来改变测试电流的值， 以测试另一种类型或尺寸的电池。