具有可變ESR響應的電池模擬器

　　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。

　　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。