当连接到负载时,电池电压实际上会降低还是只是看起来降低?


12

如果我措辞奇怪,我很抱歉。我使用的是3.7V电池,如果电池电压过低,我的微控制器会监视电压并进入睡眠状态。问题是,如果我断开连接并用万用表检查,它读取的电压将低于电池显示的电压。例如,当我的万用表读取3.8V断开的电池时,我的微控制器将读取3.65V。我的微控制器读数错误吗?还是应该将我的微控制器读取的负载电压视为实际电压?


1
您是用万用表两次测量电池(已连接还是已断开),还是正在比较微控制器内部的电池?如果可以,请在连接控制器后使用万用表进行测量。
mbrig

7
汽车电池在未连接时的电压超过13V,而在启动发动机时降至10.5V。哪个电压正确?都。
桅杆

只是要添加一个注释。串联电阻概念可以很好地模拟某些电池,例如锂离子电池。存在无法获得的真实电池电压,它等于Vout + Iout * ESR。卸下负载后,电压会迅速恢复。但是对于铅酸或碱性电池,移除负载后恢复到最终开路电压可能需要更长的时间。换句话说,它比与电阻器串联的电压源更为复杂。存在某种长时间稳定的电压恢复。
mkeith

您应该接受最能满足您要求的答案。
罗素·麦克马洪

Answers:


31

是的,它的确降低了。

您看到的效果称为内部电阻

可以将作为线性电路的实用电源表示为与阻抗串联的理想电压源。该阻抗称为源的内部电阻。

简而言之,电池不是理想的电压源。典型的电池(即非理想电压源)如下所示:

具有电阻负载的非理想电压源

您要测量的是端子A和B之间的电压。根据欧姆定律:

UAB=ERR+r

  • 当没有电路时,您可以想象电压表的内部串联电阻扮演的角色。但是,与(通常是几分之一欧姆)相比,通常太大(数十或数百兆欧),以致趋于1,因此可以测量开路电压趋向于电池内部的(真)电压。RvoltRRvoltrRvoltRvolt+rE

  • 当存在与等效串联电阻的闭合电路,你就可以看到,测得的电压按比例下降到,根据上面的公式。RUABR

因此,电压降真实的-测得的电压就是负载得到的电压。它从电池汲取的电流越大,获得的电压就越低。


14

电池打开时,您正在测量电池的开路电压。当电池在系统中时,它是负载下的闭合电池电压。您正在通过电池的内部阻抗降低一些电压,因为在进行测量时,系统会消耗电流(因此,端子上的电压确实更低)。因此,MCU和万用表的测量都是正确的,区别在于万用表的负载大于1Mohm,而MCU的负载要低得多(因为可能至少消耗了mAs的功率)。

可能还会有其他作用。电池确实表现出恢复现象,如果在空载状态下将电池留空,则一段时间后一些电压将恢复。


1
因此,当电池电压为3.6V时,我希望微控制器进入睡眠状态。负载下连接的闭孔电压似乎比开孔电压低0.2V。我的微控制器读取3.4V时我应该睡觉吗?还是即使它仍然显示3.8V开路电池时仍读取3.6V时才睡觉?
Tapatio Sombrero

那是一种选择。您正在关联开路电压和闭路电压,并假定为线性映射。但是,请记住,各种电池可能具有不同的内部阻抗。如果您要大量生产产品角/数据,则必须进行研究以找出映射关系。另一种选择是将系统置于可能的最低功耗状态(关闭所有外设,并且功能期望MCU处于某种低功耗状态)。如果随后您可以在非常轻的负载下测量电压,则您的MCU和万用表读数应更近且误差也较小。
EasyOhm '18

另外,请确保检查电池化学成分。确保安全关闭没有严格要求。您要确保测量错误永远不会将电池置于某种不安全状态。使用列出的电压,并假设使用锂电池,您应该可以,但只是觉得值得一提。
EasyOhm

1
@fishinear-“ OP收到所有评论的通知 ”这不是它的工作原理(假设您的意思是问题的“ OP”)。您评论的是答案,而不是问题,但您的评论隐含地指向问题的 OP- Tapatio。请参阅此Meta.SE帖子,其中接受的答案为“关于一个问题,您将自动收到仅针对该问题而非评论的评论的通知”,这证实了我的经验。如果不使用“ @”,则会答案写作者 Gonzik007通知您您的评论,而不是问题的OP。HTH
SamGibson

1
@fishinear-“ 我所知道的几乎所有CPU都有掉电检测器 ”是的,但是那些复位了MCU,它们不会使它进入睡眠模式。不同的东西。这就是为什么您发表这样的评论:“ 通常,由于电压过低,大多数微处理器都已经自行完成了工作,因此,CPU通常要在CPU停止运行之前就让它进入睡眠状态,因此您无需这样做 ”令人困惑,因为它似乎表明,MCU的把自己给在低电压条件。现在,您已经阐明,这意味着它们由于BOR而重置 -谢谢。
SamGibson

7

每个电池都有一定量的输出电阻。如果电流流过电阻会怎样?是的,电压下降!因此,从电池汲取的电流越大,输出电压就越低。


4

所有电源都是如此

实际上,电池在加载时会降低电压。 其他所有事情也是如此

罪魁祸首是欧姆定律,E = IR,其中任何导体上的电压都与其汲取的安培数成正比。

电池的下垂部分是化学的,但部分只是内部组件的欧姆定律。

假设您有一个疯狂的游戏平台,带有4个并行的视频卡,则在游戏时该组合的功率为1000瓦。但是它只是坐在Windows主屏幕上,仅消耗100瓦。电源线的电压为20A @ 5V,并且下降了0.01伏,因此卡的电压为4.99伏。(导线为2000西门子== 1/2000欧姆。)

在这种轻负载下,交流电源效率低下且功率因数很差,因此会从120V电源上消耗240VA或2安培的电流。回到面板的分支电路布线下降了0.4伏。电导为5 Siemens == 1/5 ohm。

现在,您可以启动最苛刻的游戏。在5V电压下拉200A电流,仅PC布线内部的电阻损耗就跃升至0.1伏。因此,卡的电压为4.90伏。那是一滴水。

同时,电源从交流电源汲取10A(1200VA)。接线电压降可预测地增加到2.0伏,因此电源上的电压为118V。开关电源很可能会拉出更多电流来补偿,否则其输出电压也会下降。

安全地上没有电流汲取,因此不会下降。从地面测量,中性点为1伏,热点为119伏。我们可以使用它来确认正确的接线。就像扭矩扳手上的指针杆一样,它不会弯曲。

当然,类似的滴滴一直在回到发电厂。在那里,由于发电机的内部电阻,也由于涡轮功率,增加的负载(以安培为单位)会使电压骤降。VA = W。如果A增加超出规格,则V必须按比例减小,这样W才能保持在涡轮机的能力范围内。不允许使涡轮机停转和减速,因为这是交流电源,必须保持同步。


1

所有电池在卸载时都具有记忆效应,因此在短暂的突发负载后它们会缓慢恢复到先前的电压附近。由于ESR * I =ΔV的负载,电压也会瞬间下降。

因此,必须同时进行两次测量,以检查校准是否有错误,并考虑为防止睡眠,唤醒循环而需要的磁滞阈值的数量。

取决于加载后的“空载”泄漏电流,记忆效应时间常数可以为数分钟至数分钟。

由于可能会针对给定单元(ΔV= ESR * V / Rload + t / ESR * C2)计算出这些综合效应,因此通常会降低截止电压以捕获存储在存储电容C2中的电荷返回安全Vmin阈值。电池快速老化发生的时间少于其Vmin阈值。

查看电池数据表以了解详细信息。


1

由于电池的内阻起作用导致电压下降,因此您会看到电压下降了i * r值(其中i是流动的电流,r是电池的内阻)


0

新电池的负载电压降将比您少。旧的,磨损的或损坏的锂电池比新电池具有更高的内部电阻。如果充满电时间超过几个月,放电量太低或充放电循环次数过多,则损坏。


0

尽管所有其他答案都很不错,并且可以告诉我我也要告诉你的内容(有负载时电池电压实际上会降低),但我想补充一点:

出现电压下降的原因是“内部电阻”。我要提到的是,内部电阻的模型只是一个模型,它在对电压源的属性进行建模时效果很好,而同时又很容易计算。

实际上,它更加复杂。电流必须通过的电池内部组件的电阻(我故意不将其称为“内部电阻”,因为这是上述模型中的术语)起作用,但这不是唯一的作用。在大多数电池中,会发生化学反应,从而在某些边界层分离电荷。该化学反应遵循统计物理定律。当(化学平衡到达了。电荷的分离会产生您可以测量的电压,并且该电压是化学平衡的一个因素(电压越高,产生一对新的分离电荷的分离越少)。现在,当您连接负载时,会以固定的间隔(因为有电流)带走电荷。如果系统现在达到平衡状态,则分离的电荷和电压的数量将会减少(因为必须创建更多的电荷)。


-2

电池电压通常不会因为连接负载而下降。但是测得的电压确实会下降

这是您对电压测量的了解

电压表使用电阻很高的电阻。理想情况下,它是无限的。电压表测量该电阻两端的电压。

因此,当您将电池连接到电压表时,电池的内部电阻与电压表的电阻相比并不重要。因此,大多数电压降发生在电压表的电阻两端,而不是电池的内部电阻两端。因此,您可以测量正确的电压。

但是,您的微控制器的电阻可能不会太大。如果电池的内部电阻为1毫欧,并且电压表使用24000欧姆的电阻,则可能会出现此错误。


5
无需通过谈论万用表设计使事情变得更加混乱。理想的(无限电阻)电压表将具有相同的效果。问题不是将电压表的电阻与电池的内部电阻进行比较,而是将电池的内部电阻与负载电阻进行比较。
Sneftel

万用表的设计说明了为什么读数会有差异。那是处理基本电子产品的任何人都必须知道的
Pradyoth Shandilya

7
不,它不能解释这一点。读数不同,因为电压不同。即使没有使用万用表,连接负载时电池两端的实际电压实际上也会有所不同。
Sneftel
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.