一種具有可變ESR應和的電池模擬器的使用與實現

一個完美的電容，自身不會出現任何能量損失，但是實際上，因為制造電容的材料有電阻，電容的絕緣介質有損耗，各種原由導致電容變得不"完美"。這個損耗在外部，表現為就像一個電阻跟電容串聯在一起，所以就起了個名字叫做"等效串聯電阻"。比如，我們認為電容上面電壓不能突變，當猛然對電容施加一個電流，電容因為自身充電，電壓會從0開始上升。但是有了ESR，電阻自身會出現一個壓降，這就導致了電容器兩端的電壓會出現突變。無疑的，這會降低電容的濾波效果，所以很多高質量的電源啦一類的，都使用低ESR的電容器。

在設計由電池供電的產品時，你也許缺乏相關經驗和硬件。產品的電池壽命對等效串聯電阻(ESR)的依靠高于它對終端電壓的依靠。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，出現更高負載。真切環境下的電池的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蘊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應和曲線。倘若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神奇的特點。關于向負載供應脈沖電流的工作，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供應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，并供應大小為20的增益。該信號去往ESR時序電路，供應ESR效響應應和時序。

圖1，該模擬電路可表示多種電池的負載應和。

你可以改變元件值，由此模擬多種電池化學原理和大小。倘若你省略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。

仿真器，或模擬器(英文;emulator、simulator)，依據此原理制作的軟件又可稱為模擬程序，是指緊要透過軟件模擬硬件解決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。在自動化技術、化學工程中同樣使用模擬器這一術語。模擬器多用于電視游戲和街機，也有一些用于掌上電腦。模擬器一般要ROM才能執行，ROM的最初來源是一些原平臺的ROM芯片，通過一些手段將原程序拷貝下來(這個過程一般稱之為"dump")然后利用模擬器加載這些ROM來實現模擬過程。

在反饋網絡中不存在電容的情況下使用1A負載脈沖，會導致模擬器做出應和，以便緊隨2000mA鋰離子18650電池的應和(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鋰電池的應和(圖3)。倘若適當調整電路，你就能出現許多應和曲線。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，模擬器與大型鋰電池的應和非常吻合。

圖3，倘若添加電容反饋，那么模擬器的表現就類似于小得多的電池。

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