Для оценки состояния батареи или пригодности для конкретного применения часто бывает желательно определить ее внутреннее сопротивление. Точное определение сопротивления батареи осложняется наличием емкостных составляющих параметров, искажающих результаты, полученные миллиомметрами переменного тока, работающими в килогерцовом диапазоне. На очень упрощенной модели батареи на Рисунке 1 показан резистивный делитель, частично шунтированный емкостью. Этот емкостной элемент вносит погрешность в измерения, выполняемые на переменном токе. Кроме того, внутреннее сопротивление ненагруженной батареи может значительно отличаться от сопротивления под нагрузкой. Поэтому реалистичное определение внутреннего сопротивления должно производиться при нагруженной батарее на постоянном или близком к постоянному токе.
 |
|
| Рисунок 1. | На упрощенной эквивалентной схеме показаны составляющие импеданса батареи, включающие резистивные и емкостные компоненты. При попытке определить внутреннее сопротивление батареи постоянному току емкостной компонент искажает результаты измерений, выполняемых на переменном токе. Более реалистичные результаты получаются, если падение напряжения на батарее измеряется при известной нагрузке. |
Схема на Рисунке 2 соответствует этим требованиям, позволяя точно определять внутреннее сопротивление батарей с напряжением до 13 В в диапазоне от 0.001 до 1.000 Ом. Усилитель A1, транзистор Q1 и связанные с ними компоненты образуют замкнутую петлю стабилизации тока, нагружающего батарею через сток Q1. Диод 1N5821 обеспечивает защиту батареи от переполюсовки. Падение напряжения на резисторе 0.1 Ом и, следовательно, нагрузка на батарею определяется напряжением на неинвертирующем входе усилителя A1. Потенциал этого входа попеременно переключается коммутатором S1 микросхемы LTC6943 между уровнями 0.110 В и 0.010 В, получаемыми от источника опорного напряжения 2.5 В и цепочки резисторов. Прямоугольные импульсы 0.5 Гц поступают на секцию S1 микросхемы управления переключаемыми конденсаторами с выхода делителя частоты на микросхеме CD4040. В результате к батарее прикладывается нагрузка в виде смещенных на 100 мА прямоугольных импульсов тока 1 А частотой 0.5 Гц. Благодаря внутреннему сопротивлению батареи на синхронном детекторе S2-S3-A2, подключенном с использованием измерительной схемы Кельвина, возникают амплитудно-модулированные прямоугольные колебания 0.5 Гц. Постоянное выходное напряжение детектора буферизуется МДМ усилителем A2, обеспечивающим выходное напряжение схемы. Выходной сигнал 1 кГц внутреннего тактового генератора микросхемы A2, смещенный по уровню транзистором Q2, управляет делителем частоты CD4040. На одном выходе делителя формируются прямоугольные импульсы частотой 0.5 Гц, а на втором – импульсы 500 Гц, управляющие зарядовым насосом, вырабатывающим напряжение –7 В для усилителя A2. Такая схема дает возможность иметь размах выходного напряжения усилителя A2 от нуля вольт.
 |
|
| Рисунок 2. | Внутреннее сопротивление батареи определяется путем периодического изменения калиброванного разрядного тока и считывания результирующего падения напряжения. Для формирования ступенчатых циклов разряда батареи током 1 ампер используется схема, состоящая из модулятора на основе коммутатора S1, тактируемого выходными импульсами делителя частоты, и коммутируемого источника тока A1-Q1. Синхронный детектор S2-S3-A2 извлекает информацию о падении модулированного напряжения, вырабатывая постоянное выходное напряжение, калиброванное в омах. |
Схема потребляет 230 мкА от 9-вольтовой батареи, что позволяет ей проработать около 3000 часов. При снижении напряжения питания устройства до 4 В отклонение выходного напряжения не превышает 1 мВ (0.001 Ом), точность измерения составляет 3%, а напряжение тестируемой батареи может находиться в диапазоне от 0.9 В до 13 В. Наконец, обратите внимание, что приведенные значения тока разряда батареи и частоты повторения легко изменить, чтобы наблюдать сопротивление батареи при различных условиях.
Купить LT1077 на РадиоЛоцман.Цены
