一個完美的電容,自身不會產生任何能量損失,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,各種原因導致電容變得不"完美".這個損耗在外部,表現(xiàn)為就像一個電阻跟電容串聯(lián)在一起,所以就起了個名字叫做"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,電阻自身會產生一個壓降,這就導致了電容器兩端的電壓會產生突變。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,你也許缺乏經驗和硬件。產品的電池壽命對等效串聯(lián)電阻(ESR)的依賴高于它對終端電壓的依賴。當你用開關穩(wěn)壓器來提高電池電壓時,情況尤其如此。開關穩(wěn)壓器在電池電壓下降時,產生更高負載。真實環(huán)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(shù)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?yōu)镋SR的最終值。某些電池類型表現(xiàn)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(wěn)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100 kΩ電阻器代替RESR1到RESR4電阻器,那就能實現(xiàn)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為模擬程序,是指主要透過軟件模擬硬件處理器的功能和指令系統(tǒng)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。模擬器一般需要ROM才能執(zhí)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(xiàn)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)。你還可以向反饋網絡添加電容器,來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,你就能產生許多響應曲線。你可以下載National Instruments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(xiàn)就類似于小得多的電池。