一個(gè)完美的電容,自身不會(huì )產(chǎn)生任何能量損失,但是實(shí)際上,因為制造電容的材料有電阻,電容的絕緣介質(zhì)有損耗,各種原因導致電容變得不"完美".這個(gè)損耗在外部,表現為就像一個(gè)電阻跟電容串聯(lián)在一起,所以就起了個(gè)名字叫做"等效串聯(lián)電阻".比如,我們認為電容上面電壓不能突變,當突然對電容施加一個(gè)電流,電容因為自身充電,電壓會(huì )從0開(kāi)始上升。但是有了ESR,電阻自身會(huì )產(chǎn)生一個(gè)壓降,這就導致了電容器兩端的電壓會(huì )產(chǎn)生突變。無(wú)疑的,這會(huì )降低電容的濾波效果,所以很多高質(zhì)量的電源啦一類(lèi)的,都使用低ESR的電容器。
在設計由電池供電的產(chǎn)品時(shí),你也許缺乏經(jīng)驗和硬件。產(chǎn)品的電池壽命對等效串聯(lián)電阻(ESR)的依賴(lài)高于它對終端電壓的依賴(lài)。當你用開(kāi)關(guān)穩壓器來(lái)提高電池電壓時(shí),情況尤其如此。開(kāi)關(guān)穩壓器在電池電壓下降時(shí),產(chǎn)生更高負載。真實(shí)環(huán)境下的電池的ESR并不是恒定的。當你去除電池負載時(shí),電池會(huì )做出反應,并在它的離子重新彌漫時(shí)"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(xiàn)。如果你在反饋網(wǎng)絡(luò )中安排不同值,那你就能獲得各種ESR曲線(xiàn)。該電路可模擬大部分電池類(lèi)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(lái)把延時(shí)改變?yōu)镋SR的最終值。某些電池類(lèi)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(wú)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(guò)R9的輸出電流,并提供大小為20的增益。該信號去往ESR時(shí)序電路,提供ESR效應和響應時(shí)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(xué)原理和大小。如果你省略C4,并用一個(gè)100 kΩ電阻器代替RESR1到RESR4電阻器,那就能實(shí)現基本的ESR功能。圖1省略了電力電容器和旁路電容器。
仿真器,或模擬器(英文;emulator、simulator),根據此原理制作的軟件又可稱(chēng)為模擬程序,是指主要透過(guò)軟件模擬硬件處理器的功能和指令系統的程序使計算機或者其他多媒體平臺(掌上電腦,手機)能夠運行其他平臺上的軟件。在自動(dòng)化技術(shù)、化學(xué)工程中同樣使用模擬器這一術(shù)語(yǔ)。模擬器多用于電視游戲和街機,也有一些用于掌上電腦。模擬器一般需要ROM才能執行,ROM的最初來(lái)源是一些原平臺的ROM芯片,通過(guò)一些手段將原程序拷貝下來(lái)(這個(gè)過(guò)程一般稱(chēng)之為"dump")然后利用模擬器加載這些ROM來(lái)實(shí)現模擬過(guò)程。
在反饋網(wǎng)絡(luò )中不存在電容的情況下使用1A負載脈沖,會(huì )導致模擬器做出響應,以便緊隨2000 mA鋰離子18650電池的響應(圖2)。你還可以向反饋網(wǎng)絡(luò )添加電容器,來(lái)使模擬器更好地表示小型200 mA鋰離子電池的響應(圖3)。如果適當調整電路,你就能產(chǎn)生許多響應曲線(xiàn)。你可以下載National Instruments公司的LabView軟件,并從Grae公司網(wǎng)站下載特定電池類(lèi)型的電壓ESR曲線(xiàn)。

圖2,不使用反饋電容器時(shí),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(lèi)似于小得多的電池。
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