近日，据外媒报道，拉斯维加斯会议和游客管理局投票，批准了马斯克（Elon Musk）旗下挖掘公司Boring价值4860万美元的合同，Boring将在拉斯维加斯建商用隧道，它包括两条车辆隧道、三个车站以及一条行人隧道。 据悉，这条建设在地下9米至27米的双孔隧道长度将达到35．3英里，并配有两座车站，分别位于华盛顿和巴尔的摩。 马斯克表示，地面交通状况“太耗神”。他把这种地下交通隧道称为“环”，期待未来能在世界各地城市地下运行；届时，自主驾驶的电动汽车用电梯送达地下，需要配备经特殊设计、从汽车正常轮胎垂直方向“弹出”的“侧轮”，沿“环”内轨道行驶。 据马斯克介绍，每辆车配备这种“侧轮”的成本是200美元至300美元。可通行车辆为自主驾驶类型，不限于特斯拉品牌，但必须是电动车，以避免产生尾气。 隧道内将保留一定数量的自主驾驶汽车，以备行人和自行车骑手不时之需。一旦进入主隧道系统，每辆汽车都能保持最高速行驶，只有在隧道进出口处需要减速。“与其说像地铁，它更像是一条地下高速公路。”

电源发展概述 　　电源行业是整个电子产业的能源基础行业，随着电力电子设备的多样化及人们节能环保意识的增强，电源市场也随之繁荣活跃起来，竞争预演愈烈。 　　电源种类尤其复杂多样，大致可以分为AC/DC电源、DC/AC电源、DC/DC电源、AC/AC电源等几类；用途上又可分为适配器、UPS、PC电源、通信电源、安防电源、医疗电源、航空电源等。纵观这些种类的电源，其未来发展趋势正如业内专家所指出的：1、更小的外形因子，即功率密度的提升，2、更高的效率，即要达到80%乃至90%以上，3、更低的每瓦成本。 　　这些都对电源测试提出了更加严格的要求，以保障满足高要求的电源能够适应较为苛刻的使用环境。本文主要介绍了由北京普源精电科技有限公司（RIGOL）提供的AC/DC电源测试解决方案。 　　AC/DC电源的主要测试参数 　　在门类众多的电源产品中，AC/DC电源是应用最为广泛的电源之一。如常见的笔记本适配器、手机适配器、PC电源等都是典型的AC/DC开关电源，电子市场上的AC/DC开关电源模块也属于这个范畴。 　　电源厂商为了保证出厂产品的优良品质，并进一步提高AC/DC电源的性能指标，通常都需要经过严格的测试过程，其中包含了输出测试、输入测试、保护测试、安全测试、环境测试和E.M.C测试等种类繁多的测试项目。在这些测试项目中，更需要关注的是AC/DC电源特性的交流输入范围、电源调整率、负载调整率、纹波及噪声、启动及保持时间、上升时间、过载保护、过压保护、耐压绝缘、漏电电流、电磁兼容、电源效率等一系列性能特征参数。 　　为了满足复杂的测试要求，帮助电源厂商提高电源产品质量，RIGOL的应用工程师深入电源行业调查研究，为用户提供了一个高效、快捷的AC/DC电源测试系统。 　　AC/DC电源测试方案 　　典型的AC/DC电源测试系统包含了程控交流电源、程控电子负载、高精度数字万用表、数字示波器、多通道程控开关以及工控机和测试软件。 　　在测试系统中，所选用仪器设备的性能高低及品质优劣直接关系到测试系统的稳定与效率。RIGOL作为国内领先的测量仪器与解决方案供应商，提供的数字示波器DS1302CA和数字万用表DM3058，在同端产品中拥有极高的技术指标和稳定的产品性能。 　　双通道数字示波器DS1302CA拥有300MHz的带宽和2GS/s的实时采样率，可以非常准确的完成电源纹波测试及其他基本测试；标准配置的USB接口和RS-232接口，为用户提供了多种可选的系统集成方案；另外，可以选配的USB-GPIB模块，能够将DS1302CA接入GPIB总线的测试系统。如图1所示。 　　 　　图1 RIGOL DS1302CA数字示波器 　　DM3058是一款拥有240 000读数的五位半高精度数字万用表，标准配置了USB接口、RS-232接口、GPIB接口和符合LXI-C标准的以太网接口，更是可以方便的接入多种类型的总线网络系统中。在程控指令方面，不仅拥有符合SCPI标准的指令，还兼容市场上同类主流产品的指令，能够直接替换使用。 　　 　　图2 RIGOL DM3058数字万用表 同时，在测量准确度上达到了同类产品的先进水平，基本直流电压准确度达到0.015%+0.003%，基本直流电流准确度达到0.02%+0.005%，基本电阻准确度达到0.02%+0.003%，为测试数据的准确性提供了保障；另外，其交流测试频率范围达到1MHz，保证了高频开关电源的测试；10A大电流的测量无须更换插孔和表笔，大大提高了测试效率和保证了仪器的安全使用。 　　 　　图3 测试系统方框图 　　在显示单元，DM3058采用了万用表中少有的256×64液晶显示，各种功能参数设置采用菜单化操作，加强了在系统之外的易用性。 　　图3所示是使用RIGOL DS1302CA及DM3058搭建的测试系统。此套测试系统可以完成AC/DC电源厂商所关注的重要电源性能特征的测试工作。下面以测试AC/DC电源的效率、电源纹波、输入电压调整率为例，具体介绍该测试系统的测试流程。 　　如今节能环保是所有产业的热门议题，电源行业更是倡导节能环保的先锋。目前很多亚洲电源厂商已经把目标瞄准在开发半负载下能效可达88%以上，甚至高达90%以上的新型节能产品。那么，在测试过程中为了能够准确的获得电源效率数据，一般需要经过四次测量，即分别测量负载在25%、50%、75%和100%状态下的效率，再取其平均值作为衡量该电源的效率。 　　纹波噪声也是衡量AC/DC电源产品优劣的一个重要性能指标。纹波是指在输出直流电压上叠加交流成分的峰峰值。一般纹波不能超过输出电压的1%。 　　测试输出电压纹波时，首先由工控机来控制程控电源输出，其输出能够使电源进入正常工作状态，然后控制程控电子负载使电源达到100%负载状态，再由多通道开关将DS1302CA示波器接入到电源的输出端，通过工控机将数字示波器设置为直流耦合，使用1:1的探针输入。另外，为了便于更好地观察稳定的纹波信号，可以打开示波器的“带宽限制”。最后，将数字示波器测量出的纹波信号峰峰值上传至计算机中存储起来，便得到了该电源的纹波电压，如图4所示。 　　 　　图4 RIGOL DS1302CA 测量的电源纹波电压值 　　输入电压调整率是用来衡量一个AC/DC电源在负载及恶劣电网环境下的适应能力的重要指标。输入电压调整率是指输入电压在额定范围内变化时，输出电压的变化率。 　　输入电压调整率的测量，是通过工控机来控制程控电源、多通道开关、电子负载，与数字万用表协同工作完成的。假设一个额定输出为12V的AC/DC电源的输入电压范围在115～264VAC之间，在测试过程中，将负载设置为满载状态，将程控电源输出从115VAC调节至264VAC，再使用DM3058数字万用表测试各阶段的输出直流电压，记录于工控机中，然后根据公式便可计算出该AC/DC电源的输入电压调整率。 　　 　　图5 RIGOL DM3058数字万用表测量界面 　　测量速度与通讯速度快也是DM3058的重要特征之一。在程控测试中，以测量直流24V电压为例，在该企业测试平台上采用中速测量，同类万用表所需要的时间最快为360ms，而RIGOL DM3058只需要250ms。若在该测试平台上连续测量直流电压、交流电压、频率、电阻等177个项目，DM3058完成这一整套测量只需要88s，与同类万用表相比，时间缩短了整整10s。为整个生产测试过程带来的效率提升不容小视。 　　以上是使用该测试系统测量AC/DC电源的几个典型参数。这套测量系统不仅可以高效、快捷的帮助用户完成测试功能，同时也为用户提高产品品质提供了有力保障。RIGOL作为国内异军突起的测试测量厂商，将始终专注于测量，坚持自主创新，为用户提供更多创新的行业解决方案，真正体现客户价值。

随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料技术、交流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展，使得永磁交流伺服技术有着长足的发展。永磁交流伺服系统的性能日渐提高，价格趋于合理，使得永磁交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。永磁交流伺服系统具有以下等优点：(1)电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单;(2)定子绕组散热快;(3)惯量小，易提高系统的快速性;(4)适应于高速大力矩工作状态;(5)相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201809/389129.htm 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。现在，高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成：驱动器硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。 2 交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。 图1 交流永磁同步伺服驱动器结构 伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的功率板和控制板两个模块。如图2所示功率板(驱动板)是强电部，分其中包括两个单元，一是功率驱动单元IPM用于电机的驱动，二是开关电源单元为整个系统提供数字和模拟电源。 控制板是弱电部分，是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心控制算法的运行载体。控制板通过相应的算法输出PWM信号，作为驱动电路的驱动信号，来改逆变器的输出功率，以达到控制三相永磁式同步交流伺服电机的目的。 图2 功率板 3 功率驱动单元 功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。 逆变部分(DC-AC)采用采用的功率器件集驱动电路，保护电路和功率开关于一体的智能功率模块(IPM)，主要拓扑结构是采用了三相桥式电路原理图见图3，利用了脉宽调制技术即PWM(Pulse Width Modulation)通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率，改变每半周期内晶体管的通断时间比，也就是说通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压副值的大小以达到调节功率的目的。 图3三相逆变电路 图3中 ～ 是六个功率开关管， 、 、 、分别代表3个桥臂。对各桥臂的开关状态做以下规定：当上桥臂开关管“开”状态时(此时下桥臂开关管必然是“关”状态)，开关状态为1;当下桥臂开关管“开”状态时(此时下桥臂开关管必然是“关”状态)，开关状态为0。三个桥臂只有“0”和“1”两种状态，因此 、 、 形成000、001、010、011、100、101、111共八种开关管模式，其中000和111开关模式使逆变输出电压为零，所以称这种开关模式为零状态。输出的线电压为 、 、 ，相电压为 、 、 ，其中 为直流电源电压(总线电压)，根据以上分析可得到表1的总结。 4 控制单元 控制单元是整个交流伺服系统的核心，实现系统位置控制、速度控制、转矩和电流控制器。所采用的数字信号处理器(DSP)除具有快速的数据处理能力外，还集成了丰富的用于电机控制的专用集成电路，如A/D转换器、PWM发生器、定时计数器电路、异步通讯电路、CAN总线收发器以及高速的可编程静态RAM和大容量的程序存储器等。伺服驱动器通过采用磁场定向的控制原理( FOC) 和坐标变换，实现矢量控制(VC) ，同时结合正弦波脉宽调制(SPWM)控制模式对电机进行控制 。永磁同步电动机的矢量控制一般通过检测或估计电机转子磁通的位置及幅值来控制定子电流或电压，这样，电机的转矩便只和磁通、电流有关，与直流电机的控制方法相似，可以得到很高的控制性能。对于永磁同步电机，转子磁通位置与转子机械位置相同，这样通过检测转子的实际位置就可以得知电机转子的磁通位置，从而使永磁同步电机的矢量控制比起异步电机的矢量控制有所简化。 伺服驱动器控制交流永磁伺服电机( PMSM)伺服驱动器在控制交流永磁伺服电机时，可分别工作在电流(转矩) 、速度、位置控制方式下。系统的控制结构框图如图4所示由于交流永磁伺服电机(PMSM) 采用的是永久磁铁励磁，其磁场可以视为是恒定;同时交流永磁伺服电机的电机转速就是同步转速，即其转差为零。这些条件使得交流伺服驱动器在驱动交流永磁伺服电机时的数学模型的复杂程度得以大大的降低。从图4可以看出，系统是基于测量电机的两相电流反馈( 、 ) 和电机位置。将测得的相电流( 、 ) 结合位置信息，经坐标变化(从a ，b ，c 坐标系转换到转子d ，q 坐标系) ，得到 ， 分量，分别进入各自得电流调节器。电流调节器的输出经过反向坐标变化(从d ，q 坐标系转换到a ，b ，c 坐标系) ，得到三相电压指令。控制芯片通过这三相电压指令，经过反向、延时后，得到6 路PWM 波输出到功率器件，控制电机运行。系统在不同指令输入方式下，指令和反馈通过相应的控制调节器，得到下一级的参考指令。在电流环中，d ，q 轴的转矩电流分量( )是速度控制调节器的输出或外部给定。而一般情况下，磁通分量为零( = 0) ，但是当速度大于限定值时，可以通过弱磁( 《 0) ，得到更高的速度值。 图4 系统控制结构 从a，b，c坐标系转换到d，q坐标系有克拉克(CLARKE)和帕克(PARK)变换来是实现;从d，q坐标系转换到a，b，c坐标系是有克拉克和帕克的逆变换来是实现的。以下是两个变换公式，克拉克变换(CLARKE)： 5 结束语 本文简单的介绍了伺服驱动器的几个主要的功能模块的实现及原理，谨帮助大家对伺服驱动器有进一步了解之用，大家如果想更深入的了解伺服驱动器的设计原理，请参考其它的文献。

　　德国多特蒙德，德国ELMOS半导体公司宣布推出E981.10 IO-Link收发器芯片，产品适用于从8V~36V宽电压输入范围， 该芯片同时具备较高的驱动功率，适用于最高驱动电流在200mA以下的SIO(Standard IO-link)应用。 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/139173.htm 　　驱动器可以配置为低边、高边以及推挽驱动的应用中，并且具有反极性保护。通过调节输出斜率，可以有效地减少电磁干扰。另外，芯片的数据传输速率可选，波特率最高配置可达到230 kBit/s，并且内置5V稳压管和唤醒识别功能，可兼容3.3V/5V单片机接口。　　 E981.10 IO-Link收发器评估板 　　收发器可以和单片机协同工作(如：NEC的16-bit微型控制器78K0)，该单片机主要进行协议实现等。该组合件可单独购买或作为SIP(系统级封装)与NEC微型控制器共同购买。 　　IO-Link是一款用于使用Remote-IO星形连接传感器和执行器的高性能低成本系统。该系统能够实现工艺数据、参数和故障诊断数据顺利传输至自动化系统的最底层。IO-Link与现有的SIO模式界面兼容，也就是说可使用现有的物理连接线。这款新型的网络系统E981.10可以实现上述的全部功能。可以在现场配置完成，并且主界面可识别这些数据。产品可用于自动化系统的兼容IO-link的传感器和执行器。 　　IO-Link芯片981.10主要特点： 工作压力范围 8 – 36 V 内置5V稳压管 唤醒识别功能 驱动电流可达200mA C/Q反极性保护 兼容3.3V/5V单片机接口 数据传输速率可选，波特率最高配置可达230kbit/s 过流及过温保护功能 芯片最高温度+ 150°C QFN封装 4mmx4mm尺寸，热阻RthJA < 35 K/W　　 评估板PCB 2典型应用电路

　　Maxim Integrated Products, Inc. 推出两款最新的子系统参考设计，提供高精度、低功耗接近检测(MAXREFDES27#)并通过紧凑的数字输入集线器加强分布式控制(MAXREFDES36#)。 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/261994.htm 　　现代“智能化”制造业很大程度上依赖于高速自动化及优异的检测功能，进而引发对多功能、高精度接近检测需求的大幅增长，然而接近检测并非易事，系统需要多路传感器输入。这里介绍的两款全新子系统均集成了工业应用所需的IO-Link®标准接口，有效节省空间。MAXREFDES27#接近检测传感器采用IO-Link协议，实现控制器和远端光传感器之间的高效、双向通信。MAXREFDES36#数字集线器采用IO-Link协议加强分布式控制，将16路数字输入放置在二进制传感器附近，从而缩减了PLC侧大量的线缆数量，并大幅降低成本、实现更高的数字输入密度。 　　MAXREFDES27#接近检测传感器 　　MAXREFDES27# IO-Link子系统参考设计允许操作人员调节、校准光接近检测传感器，实现高达14位分辨率的精度。包含DC-DC低功耗转换电路有效提高系统效率。该设计可针对不同的表面和光强水平进行调节和校准。 　　高集成度：电路板集成DC-DC转换器、IO-Link收发器、接近检测传感器和Renesas RL78微控制器，有效提升效率、可靠性及系统可配置性 　　超低功耗：功耗仅为150mW (典型值)，低功耗特性有效降低热耗，从而提高可靠性、延长工作时间 　　可靠的IO-Link性能：提供自配置功能、传感器与控制模块之间高效的双向通信以及多种保护机制 　　微小的外形尺寸：整个设计的印刷电路板(PCB)尺寸为8.2mm x 31.5mm 　　MAXREFDES36# 16通道数字集线器 　　工业控制通常存在大量的输入线缆，从各种传感器至可编程逻辑控制器(PLC)的数字输入模块。此种传统架构很难进行故障排查、且维护费用高。最新的MAXREFDES36# IO-Link子系统将16路数字输入汇集到集线器，省去了连接PLC的15根电缆。该子系统功耗仅为235mW，尺寸较现有方案缩小60%。这种节省空间的数字集线器允许制造商在每个系统控制器中放置更多的数字输入，有效简化运营复杂度、降低维护成本、保持低功耗运行、延长正常工作时间。 　　高集成度：电路板包含DC-DC电源转换器、两个8通道数字输入串行器、IO-Link收发器和Renesas RL78微控制器 　　可靠的IO-Link性能：提供自配置、短路和关断保护、过热预警以及驱动功能 　　低功耗：功耗仅为235mW (典型值) 　　小尺寸：方案尺寸为53.75mm x 72mm，可放入标准DIN导轨PCB支架，较现有方案缩小60% 　　         评价 　　· Maxim Integrated参考设计经理David Andeen表示：“接近检测和分布式控制是工业转型升级的两大关键要素，光传感器与IO-Link协议相结合，能够支持多种低功耗传感器;数字输入模块通过减少工厂车间的线缆布设数量，在降低成本的同时，也便于维护。MAXREFDES27#和MAXREFDES36#能够帮助用户更快、更好地实现工业设计，降低成本、提升整个工厂的性能”。 　　价格信息 　　MAXREFDES27#和MAXREFDES36#电路板的价格均为99美元。另免费提供原理图、布局文件和固件(包括IO-Link所需的 IODD文件)，可即刻投入使用。 　　关于其它参考设计的相关信息，请访问Maxim参考设计中心。

锂离子(Li+)电池比其它化学类型的电池更脆弱，对于违规操作具有非常小的容限。因此，锂电池电路比较复杂，要求高精度电流、电压设置。如果无法满足这些精度要求，器可能无法将电池完全充满，进而降低电池寿命，或影响电池性能。 鉴于对Li+电池器的这些要求，对充电器设计进行完全测试并在整个工作范围内进行分段测试非常重要。然而，采用常规负载(即Li+电池)测试Li+电池充电器将非常耗时，而且在实验室和生产环境中也难于实现。为了简化测试过程，本文给出了一个电池仿真电路，可加快测试速度，在不带实际电池的情况下实现对锂离子电池充电器的测试。 -充电 锂离子电池充电过程的第一阶段需要中等精度的恒流()充电，然后在第二阶段过渡到高精度恒压()充电。 图1为用于锂离子电池充电器的-集成电路(MAX1737)的V-I特性曲线。这种类型的IC是消费类产品中所有锂离子电池充电器的核心。图中可清楚 看出CC (2.6V至4.2V电池电压)和CV (4.2V)区域。 图1. MAX1737的V-I曲线是Li+电池充电器的标准特性曲线 电池低于2.6V时，需要采用不同的充电技术。如果试图对放电至2.6V以下的电池充电，充电器须提供一个较低的充电电流(“调理电流”)，将电池电压充至2.6V。这是锂离子电池过放电时所必须采取的安全机制。VBATT 2.6V时强行进行快速充电，会使电池进入不可恢复的短路状态。 CC向CV阶段的过渡点的临界容差为± 40mV。之所以要求如此严格的容差，是因为如果CV过低，电池将无法完全充满；而CV过高，则会缩短电池的使用寿命。充电过程终止意味着检测到电池达到满电量，充电器必须断开或关闭。在CV阶段，当检测到充电电流降至快充电流或最大充电电流的一定比例(通常 10%)时终止充电。 Li+电池充电器参数测试 Li+电池充电器设计通常包括两个基本部分：数字部分(控制状态机)和模拟部分，模拟部分包括带有高精度(>1%)基准、可精确控制的电流/电压源。对锂离子充电器(不仅指IC)进行完全测试是一项非常棘手且耗费时间的工作，不仅仅限于对电流或电压值进行检验。 测试时，应该在整个工作范围对充电器进行分段检测：包括CC阶段、从CC到CV的切换、充电终止等。如上所述，测试的理想情况是采用常规充电器的负载：即Li+电池。然而，由于充电过程需要一小时甚至更长时间，使用锂电池进行测试非常耗时。根据具体测试条件的不同：例如大容量电池+慢速充电，小容量电池+快速充电以及其它可能组合，测试时间也不尽相同。 此外，充电过程无法在保证不损坏电池的前提下提高充电电流，因为充电电流受电池最大充电速率(即快速充电电流)的制约。对于消费类产品常用的电池，很少规定电流大于1C (在1小时内将电池完全放电的电流)。因此，大多数情况下完成整个充电周期所需要的时间往往超过两小时。如果需要重复测试，则需要将电池完全放电 — 这一过程仅仅比充电稍微短一些。或者，必须能够随时备有完全放电的电池。 另外可以使用一个模拟的理想负载替代真实电池进行负载测试。仿真时，应验证电路的直流响应和动态稳定性。然而，使用功率测试所用的标准负载进行电池仿真非常困难。与大多数电源测试使用的负载不同，电池不能简单地当作电阻或固定地吸入电流。如上所述，必须在整个工作范围内进行分段测试。以下介绍的Li+充电器测试电路完全满足这些要求。 选择电池模型负载 我们先讨论两个必须考虑但最终放弃的建模方法。电池负载建模的方法之一是：使用一个具有源出(放电)和吸入(充电)电流能力的电压源与代表电池内阻的电阻串联。由于Li+电池要求精确控制终止电压和充电电流，目前所有Li+充电器实际上是稳压电源转换器。 此外，由于稳压电源变换器(充电器)的稳定性取决于负载(电池)的动态特性，因此必须选择一个与模型非常相似的负载。否则，测试只能验证充电器本身的V-I特性。 如果只是进行一次性测试，可以使用并联型稳压器与电阻串联，这足以模拟电池的内阻，并且，这一简单的电池模型完全可以满足测试要求。这种方法的优势是由充电器本身供电。然而，更严格的测试需要更精确的模型。该模型采用内部电压源，电压值是充电过程中供给电池的总电荷的函数。 用恒流源对电池充电时电压将不断变化，以一定的正斜率上升。这是由于放电和其它电池内部化学变化过程中，电池正极周围累积的极化离子逐渐减少。因此，充电器的工作点取决于电池连接时间的长短，以及电池的工作历史。用大多数电子实验室能够找到的通用器件构建负载，以模拟这一复杂负载的模型很困难。 需要经常对充电电路进行测试，或必须详细描述电路特性时，准确模拟充电过程的电池非常有用。模拟过程需要连续扫描充电器的所有直流工作点。模拟电路还要显示结果，使操作人员可以查找问题、故障和干扰。如果模拟电路能够提供电池电压输出和信号，这些结果可以直接作为示波器信号。测试速度可以加快(从几小时到数十秒)，并可根据需要进行多次反复，比用真正的电池测试更方便。然而，测试速度加快后对确定充电电源的热效应不利。因此，可能需要额外的长时间测试，以便与充电电源和调节电路的热时间常数相吻合。 建立电池模型负载 图2电路模拟的是单节锂离子电池。充电器CC阶段的终止充电电压和快速充电电流由充电器设置决定。仿真器初始化时，可设置完全放电条件下内部电池电压为3V，但该电压可以提升到4.3V，以测试过充电情况。3V初始值通常用于低电池电压关断电路(用来终止锂离子电池放电过程)。这种设计专门针对终止充电压为4.2V的标准CC-CV锂离子电池充电器。该设计调整起来很容易，能够适应非标准终止电压和完全放电电压的测试。测试时充电器用高达3A的充电电流驱动仿真电路，受功率晶体管功耗的限制。图2电路模拟了电池电压增加的情况，电池电压是从仿真电路设置为完全放电状态开始，电路充电电流的函数。 根据图中给出的参数值，充电电流为1A时，积分时间常数使模拟电路在6至7秒内达到充电器的4.2V限制。对电流范围、内阻、充电终止电压和完全放电电压的模拟是在锂离子电池(本例中指Sony US18650G3)典型参数的基础上完成的。所仿真的电池电压没有考虑环境温度的影响。 图2单节Li+电池充电情况的仿真电路，该电路可以在不使用实际电池的情况下测试Li+电池充电器 并联稳压器设计采用MAX8515并联稳压器和一对双极型功率晶体管(选择该稳压器时考虑了其内部基准电压的精度)，大电流TIP35晶体管安装在能够耗散25W热量的散热器上。 MAX4163双运放的其中一个放大器用来对充电电流积分，另一个放大器对电流测量信号进行放大和偏置。该运算放大器具有较高的电源抑制比，并可支持满摆幅输入/输出范围，简化了两种功能电路的设计。注意，与电池仿真器正端串联的0.100Ω电流检测电阻同时也作为电池内阻。 在具有自动测试-数据采集功能的系统内工作时，可用外部信号将仿真电池复位到完全放电状态。另外，手动操作测试设置时，可用按键复位。 利用单刀单掷开关可以选择仿真电池的两种工作模式。掷向A端时，实现积分充电仿真器，如上所述。掷向B端时，仿真器将设定在某一固定的直流工作点对充电器进行现场测试时的输出电压和吸电流。为实现这一功能，“设置”电压可通过改变50kΩ可变电阻，在2.75V至5.75V之间手动调整。这些设置电压值与内部吸入电流有关。仿真器端实测电压(VBATT)等于设定电压加上吸电流流经仿真电池内阻(0.100Ω电阻)产生的压降。仿真电路工作时的电源取自电池充电器输出。 仿真电路的性能 图3为模拟锂离子电池充电至4.2V时获得的典型V-I波形。从图中可以看出两个测试过程：一个是以1A初始快充电流充电(曲线B和D)，另一个是以2A快充电流充电(曲线A和C)。这两种情况下，首先进入CC阶段充电，直到电池电压达到终止电压4.2V。在此之后，电流呈指数衰减，而仿真电池的电压保持不变。充电电流为2A时到达终止电压所需的时间更短，与预期设计相同。然而，请注意，电流加倍不会使充电时间减半，只会使到达CV模式的时间减半，与真实电池负载的测试情况一样。 图4为两个不同设置电压：3V和4.1V时的吸电流V-I曲线。两个曲线的动态电阻(用斜率表示)仅仅是由0.100Ω电阻模拟的电池内阻。 图3根据图2电池仿真电路绘制出的图形，快速充电波形表明两种条件下电池充电器的工作情况，分别是：CC阶段提供1A (曲线B和D)和2A (曲线A和C)充电电流 图4图2电路在电压为4.1V (上部曲线)和3V (下部曲线)时的吸入电流，两种情况下斜率均代表0.1Ω内阻 结语 由于锂离子电池充电过程需要一小时或更长时间，利用实际负载测试锂电池充电器将非常耗时，而且往往不切实际。为了加快电池充电器测试，本文介绍了一个简单电路，用来模拟锂离子电池。该电路提供了一个不使用实际电池对锂电池充电器进行测试的有效手段。