图中文字中英对照

在该点，电源将达到其程序设定的电压上限（可通过编程将上限值设为电池开路电压），然后其将进入恒定电压（CV）工作模式。进入 CV 模式后，电源对电池的输出电流开始下降，对电池的电压则保持恒定。

一般会希望充电电流低于设定的截止值时终止充电。比如说，在对汽车电池等大型电池充电时，可设最大充电电流为 20 A，截止电流为 50 mA。达到截止电流值后，电池可视为已充满，应停止充电，电池充放电循环进入下一阶段，通常会静置一段时间。

首先，要考虑使用何种设备测量电池充电电流。由于讨论的是大电流充电，使用电流计测量并不现实，因为最大电流值可能超过常见数字万用表（DMM）的电流量程。因此假设使用电源内置的电流测量功能来测量充电电流。稍后再来谈这个问题。

如上所述，要终止充电，需要测量电流值并将测量值与截止值进行对比。如果电流测量时有噪声干扰，将很难确定何时终止充电。与最大充电电流相比，截止电流阈值很低，这意味着需要在较大的动态范围内测量电流。因此，在较低电流环境下，噪声是个大问题。

回想一下刚才提到的大型电池充电的例子，该电池的充电电流值为 20 A，截止电流值为 50 mA。如果充电电流为 20 A 时噪声为 100 mA，则噪声会导致 0.5% 的测量误差，这也许可以容忍。但是，100 mA 的噪声会导致 50 mA 的截止电流难以测量，使得测试人员难以确定何时终止充电。

电流测量噪声源的分析
来看看测试环境（图 2）。这是一个很简单的测试环境，电源与需要充电的电池相连。常将电池视作含有串联内阻的理想电池。可使用专用电池测试设备或LCR 表通过交流电阻（ACR）测量获得内部电阻值。


图2： 充电电源对低内阻电池充电。



图中文字中英对照

大型电池的内阻多为数十毫欧姆，小型电池的内阻多为数百毫欧姆，而像纽扣电池这样更小的电池，内阻可能达到几个欧姆。但在本例中讨论的对象为大电流电池，因此设电池内阻为数十毫欧姆。

电池充电电源输出端存在电压噪声。量程10 V的电源输出噪声为10 mV峰峰值是很普遍的。图 3 描绘了电池和电源的简单模型，标明了阻抗和噪声源。频率低于 100 Hz 时，RPS_OUT 趋近 0 Ω。电源的输出电压噪声表现为与直流输出串联的交流电压源。该交流电压（即噪声）又表现为通过电池内部较低阻值的串联电阻的交流电流，根据欧姆定律：INOISE = VNOISE / (RPS_OUT + RCELL)。


图3： 连接好这个更复杂的充电电源模型，对低内阻电池进行充电。

电流测量结果中的噪声并非测量噪声。这种噪声实际上是真正的电流噪声，这是由电源输出电压噪声转换为电池内阻电流造成的。因为电池内阻很低，使用低噪声电源也会在电池中造成电流噪声。

改善截止电流的方法

如上述分析，电源测量充电截止电流的噪声来源于电源电压输出噪声，最简单的方法就是对测量结果求平均。通过几秒甚至一分钟的长积分时间电流测量，可以将交流分量过滤，通过这种方法可以获得稳定的直流电流值，然后再与截止阈值对比。

但如果电源本身不可设定电流测量积分时间怎么办？在这种情况下，可以进行多次测量，将测量值输入电脑求其平均值，并用平均值与截止电流对比。

图4： 电源对低内阻电池充电时，可添加电感器来降低噪声。



图中文字中英对照

另一种方法是将电感器与电池串联（图 4）。电感在低频下阻抗较低，高频下阻抗较高。根据欧姆定律，得到 INOISE = VNOISE/(ZPS_OUT + ZINDUCTOR + ZCELL)，随着频率提高，ZINDUCTOR 逐渐增大，成为分母中的最大值。因此，随着频率升高，电流噪声（INOISE）逐渐降低。

因此，在高频下，电感将成为噪声的低通滤波器和衰减器。这种方法可以清除噪声，可以更好地确定是否达到直流截止电流。理想情况下，电感滤波器的截至频率可以做到10 Hz左右，大幅降低近直流电流的感应噪声电流。设充电电流为 20 A，电池串联电阻 10 mΩ，需要使用数百微亨的电感。

需要注意的是，这个电感需要能承受 20 A 的充电电流，因此不能采用小型表面贴装元件，可利用环形铁芯上缠绕线圈来制作合适的电感。