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具有可變ESR響應的電池模擬器

鉅大LARGE  |  點擊量:960次  |  2019年11月19日  

在設計由電池供電的產品時,你也許缺乏經驗和硬件。產品的電池壽命對等效串聯電阻(ESR)的依賴高于它對終端電壓的依賴。當你用開關穩壓器來提高電池電壓時,情況尤其如此。開關穩壓器在電池電壓下降時,產生更高負載。真實環境下的電池的ESR并不是恒定的。當你去除電池負載時,電池會做出反應,并在它的離子重新彌漫時“復原”。便攜式電子設備也許包含低功率或休眠模式。設備從電池得到較短的高功率脈沖。


本例中的電池模擬器復制了電池的ESR響應曲線。如果你在反饋網絡中安排不同值,那你就能獲得各種ESR曲線。該電路可模擬大部分電池類型,其中包括鋰離子電池和堿性電池。它為受測設備支持0.5V至4.2V的數安培電流,并能模擬多種電池的ESR。你可以設置ESR電位計,來把延時改變為ESR的最終值。某些電池類型表現出這一獨特的特征。對于向負載提供脈沖電流的工作,它具有很大的影響。


在該電路中,IC1供應穩定電壓,由此設置無負載輸出電壓(圖1)。IC2提供ESR功能的必要逆變。IC3和Q1形成功率輸出級,它獲得8V電壓。電阻器R8限制功率。IC4傳感流過R9的輸出電流,并提供大小為20的增益。該信號去往ESR時序電路,提供ESR效應和響應時序。


圖1,該模擬電路可表示多種電池的負載響應。


你可以改變元件值,由此模擬多種電池化學原理和大小。如果你省略C4,并用一個100kΩ電阻器代替RESR1到RESR4電阻器,那就能實現基本的ESR功能。圖1省略了電力電容器和旁路電容器。


在反饋網絡中不存在電容的情況下使用1A負載脈沖,會導致模擬器做出響應,以便緊隨2000mA鋰離子18650電池的響應(圖2)。你還可以向反饋網絡添加電容器,來使模擬器更好地表示小型200mA鋰離子電池的響應(圖3)。如果適當調整電路,你就能產生許多響應曲線。你可以下載NationalInstruments公司的LabView軟件,并從Grae公司網站下載特定電池類型的電壓ESR曲線。


圖2,不使用反饋電容器時,模擬器與大型鋰離子電池的響應非常吻合。


圖3,如果添加電容反饋,那么模擬器的表現就類似于小得多的電池。


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