При розробці та тестуванні зарядних пристроїв для акумуляторів використання батареї може бути незручним.
Альтернативою може бути прилад - "імітатор батареї". Позитивна та негативна вхідні клеми приладу (позначені БАТ ) підключаються до схеми зарядного пристрою замість батареї. При цьому до імітатора підключається джерело живлення змінної напруги.
Режими роботи імітатора акумуляторної батареї:
- "РОЗРЯД" - як джерело енергії використовується ДЖ з обмеженням вихідного струму, та імітатор неактивний.
- "ЗАРЯД" - струм протікає через клеми БАТ , імітатор активується при напрузі на клемах БАТ більшій ніж на ДЖ.
Принцип роботи схеми:
- Падіння напруги на резисторі R8, посилюється операційним підсилювачем U1.1 і змушує транзистор Q1 шунтувати зарядний струм, підтримуючи при цьому напругу джерела живлення, напруга регулюється в межах від 10 до 15 В, імітіуючи розряджений або заряджений акумулятор.
- Діод D1 захищає схему від переполюсування зарядного пристрою і необхідний у тому випадку, якщо максимальний зарядний струм занадто великий для діода транзистора Q1, який повинен бути встановлений на потужному радіаторі.
- Резистор R1 – датчик для вимірювання струму заряду.
- Резистор R10 та конденсатор С4 імітують характеристики батареї на змінному струмі.
- Якщо забезпечити окреме живлення 12-15В для ОП, то можна імітувати батареї від 1.5В, змінюючи вхідну напругу від 1.5 до 15 - 50В (залежить від мосфету).
Симулятор батареї, який іноді називають емулятором батареї, є дуже важливим обладнанням для тестування зарядних пристроїв і систем з батарейним живленням. У багатьох портативних електронних пристроях використовуються батареї, що перезаряджаються, такі як літій-іонні (Li+), літій-полімерні, нікель-металогідридні (NiMH), нікель-кадмієві (NiCd) або свинцево-кислотні батареї. Багато цих пристроїв мають вбудовану схему зарядного пристрою. Для тестування цих електронних пристроїв часто потрібний симулятор або емулятор батареї. Наприклад, емулятор літій-іонної батареї може легко змінювати напругу, щоб імітувати заряджання або розряджання батареї. Це виключає багатогодинні тестування. Джерело живлення для імітації батареї чудово підходить як для стендових, так і для виробничих випробувань.
Переваги емулятора батареї
Зазвичай повна зарядка справжнього акумулятора займає кілька годин. З метою тестування, замість того, щоб чекати, поки зарядний пристрій зарядить реальну батарею, ви можете використовувати емулятор батареї, щоб швидко змінювати напругу для імітації батареї, що заряджається. У той же час ви можете спостерігати та перевіряти поведінку зарядного пристрою, щоб переконатися, що він відповідає всім специфікаціям і безпечно заряджає акумулятор.
Наприклад, для літій-іонної батареї зазвичай використовується метод заряджання CC/CV (постійний струм, постійна напруга). При низькій напрузі, меншій за 3,0 В, акумулятор заряджається малим струмом (одна десята звичайного струму заряджання). Для напруги від 3,0 В до ~4,2 В він заряджається струмом швидкого заряджання. Коли напруга батареї досягає 4,2 В, вона переходить у режим постійної напруги, де напруга підтримується постійною, але зарядний струм повільно зменшується. Емулятор ідеально підходить для тестування кожної фази циклу зарядки, а також тестування переходів між фазами. Змінюючи напругу, емулятор батареї дозволяє легко виконувати тестування фазового переходу..
Нескінченна ємність
Реальна батарея має обмежену ємність. Коли акумулятор заряджається або розряджається, його напруга змінюється повільно. З іншого боку, емулятор батареї підтримує постійну напругу. Це еквівалентно батареї нескінченної ємності або дуже великій батареї. Імітатор батареї з незмінною напругою ідеально підходить для стендових випробувань. Особливо, якщо ви хочете, щоб напруга була постійною протягом усього випробування (від хвилин до годин).
Щоб імітувати батарею, джерело живлення імітує її характеристики. Найбільш важливою характеристикою є здатність споживати струм при заряджанні імітатора акумулятора. Зарядний пристрій подає зарядний струм до імітатора. Отже, струм тече в джерело живлення симулятора. У той же час, симулятор повинен мати можливість безперешкодно віддавати струм. Фактично, він повинен мати можливість перемикатися між струмом стоку та витоку без будь-яких збоїв, навіть на високій швидкості.
