부하에 연결했을 때 배터리 전압이 실제로 낮아 지나요?


12

Im이이 질문을 이상하게 말하면 미안합니다. 3.7V 배터리를 사용하고 있으며 마이크로 컨트롤러가 전압을 모니터링하고 배터리 전압이 너무 낮 으면 절전 상태가됩니다. 문제는 배터리를 분리하고 멀티 미터로 확인하면 배터리보다 낮은 전압을 읽습니다. 예를 들어, 멀티 미터가 분리 된 배터리를 3.8V로 읽을 때 마이크로 컨트롤러는 3.65V를 읽습니다. 마이크로 컨트롤러가 전압을 잘못 읽습니까? 또는 마이크로 컨트롤러가 읽는 부하 전압을 실제 전압으로 취급해야합니까?


1
멀티 미터로 배터리 (연결 및 연결 해제)를 두 번 측정합니까, 아니면 마이크로 컨트롤러에서 내부를 비교하고 있습니까? 가능하면 컨트롤러가 연결되어있는 동안 멀티 미터를 사용하여 측정하십시오.
mbrig

7
자동차 배터리는 연결되지 않은 상태에서 13V를 초과하지만 엔진 시동 중 10.5V로 떨어집니다. 어떤 전압이 맞습니까? 양자 모두.
마스트

메모를 추가하면됩니다. 리튬 이온과 같은 일부 배터리는 직렬 저항 개념으로 잘 모델링됩니다. 액세스 할 수없는 실제 셀 전압이 있으며 Vout + Iout * ESR과 같습니다. 부하를 제거하면 전압이 빠르게 회복됩니다. 그러나 납산 또는 알카라인 배터리의 경우 부하를 제거한 후 최종 개방 전압으로 복구하는 데 시간이 더 오래 걸릴 수 있습니다. 즉, 저항과 직렬로 연결된 전압원보다 더 복잡합니다. 오랜 시간 일정한 전압 복구가 발생합니다.
mkeith

요구 사항에 가장 적합한 답변을 수락해야합니다.
Russell McMahon

답변:


31

예, 낮아집니다.

보이는 효과를 내부 저항 이라고합니다 .

선형 전기 회로 인 실제 전력 원은 임피던스와 직렬로 이상적인 전압원으로 표현 될 수있다. 이 임피던스를 소스의 내부 저항이라고합니다.

간단히 말해서 배터리는 이상적인 전압원이 아닙니다. 일반적인 배터리 (예 : 비 이상적인 전압 소스 )는 다음과 같습니다.

저항 부하가있는 비 이상적인 전압 소스

측정하는 것은 단자 A와 B 사이의 전압입니다. 옴의 법칙에 따르면 :

=이자형아르 자형아르 자형+아르 자형

  • 회로가없는 경우 전압계의 내부 직렬 저항 아르 자형V영형아르 자형 역할을 수행 한다고 상상할 수 있습니다 . 그러나, 아르 자형V영형 는 일반적으로 아르 자형 (보통 ohm의 분수 )에 비해 R v o l t에 비해 너무 크다 (수십 또는 수백 메가 옴)아르 자형V영형아르 자형V영형+아르 자형 은 1 인 경향이 있으므로 측정 된 개방 회로 전압은 배터리의 내부 (참) 전압이자형입니다.

  • 등가 직렬 저항 R 의 폐회로 있는 경우 , 위 공식에 따라 측정 전압 U A BR에 비례하여 떨어지는 것을 볼 수 있습니다 .아르 자형아르 자형

따라서 전압 강하 실제로 발생합니다. 측정 된 전압은 부하가받는 것입니다. 배터리에서 더 많은 전류가 흐를수록 전압이 낮아집니다.


14

배터리가 열리면 개방 셀 전압을 측정하는 것입니다. 배터리가 시스템에 있으면로드시 셀 전압이 닫힙니다. 측정 할 때 시스템이 전류를 끌어 당기기 때문에 배터리의 내부 임피던스에서 일부 전압을 떨어 뜨리고 있습니다 (따라서 단자에서 전압이 실제로 낮아짐). 따라서 측정 MCU와 멀티 미터가 모두 정확합니다. 차이점은 멀티 미터가> 1Mohm 부하이고 MCU가 훨씬 낮다는 것입니다 (최소한 mAs의 전력을 소비하기 때문에).

플레이 중에 다른 효과가있을 수 있습니다. 배터리는 부하가없는 개방형 셀이 남아있는 경우 시간 간격 후에 일부 전압이 복구되는 복구 현상을 나타냅니다.


1
배터리가 3.6V 일 때 마이크로 컨트롤러가 휴면 상태가되기를 원합니다. 부하 상태에서 연결된 폐쇄 셀 보 틀리지는 개방 셀 전압보다 0.2V 낮습니다. 마이크로 컨트롤러가 3.4V를 읽을 때 잠을 자야합니까? 아니면 여전히 3.8V 오픈 셀을 표시하더라도 3.6V를 읽을 때 잠을 자지 않습니까?
Tapatio Sombrero

하나의 옵션입니다. 개방 및 폐쇄 셀 전압을 상관시키고 선형 매핑을 가정합니다. 그러나 다양한 셀의 내부 임피던스가 다를 수 있습니다. 제품을 대량 생산하는 경우 매핑이 무엇인지 파악하기 위해 데이터 코너 / 데이터 연구를 수행해야합니다. 또 다른 옵션은 시스템을 가능한 가장 낮은 전원 상태로 설정하는 것입니다 (모든 주변 장치를 끄고 일부 전원이 부족한 상태에서는 MCU를 예상합니다). 매우 가벼운 부하에서 전압을 측정 할 수 있으면 MCU와 멀티 미터 측정 값이 더 가까워지고 오류가 줄어 듭니다.
EasyOhm

배터리 화학도 확인하십시오. 안전한 종료를위한 엄격한 요구 사항이 없는지 확인하십시오. 측정 오류가 셀을 안전하지 않은 상태로 만들 수 없도록하려고합니다. 전압을 나열하고 리튬 배터리를 사용한다고 가정하면 괜찮을 것이지만 언급 할 가치가 있다고 생각했습니다.
EasyOhm

1
@fishinear- " OP는 모든 주석의 알림을받습니다. "그것이 작동하는 방식이 아닙니다 (질문의 "OP"를 의미한다고 가정). 질문이 아닌 답변 에 댓글을 달았 지만 내 의견은 암시 적으로 질문의 OP- Tapatio로 향했습니다 . 수락 된 답변에 "질문에 대한 답변이 아니라 질문에 대한 의견 만 자동으로 알림을받습니다"라는 내용 의이 Meta.SE 게시물을 참조하십시오 . "@"를 사용하지 않으면 답변 작성자 Gonzik007 은 질문의 OP가 아니라 귀하의 의견에 대한 알림을 받았습니다. HTH
SamGibson

1
@ fishinear- " 내가 알고있는 거의 모든 CPU에 브라운 아웃 감지기가 있습니다 "그렇습니다. 그러나 MCU를 재설정 하면 대기 모드 로 들어 가지 않습니다 . 다른 것들. 그렇기 때문에 " 일반적으로 CPU가 너무 낮은 전압으로 인해 작동을 멈추기 직전에 CPU를 휴면 상태로 만들려고합니다. [...] 대부분의 마이크로 컨트롤러는 이미 자체적으로 작업을 수행하므로 따로 할 필요가 없습니다. " MCU가 저전압 상태에서 대기 상태 로 전환 할 것을 제안한 것처럼 보였기 때문에 혼란 스러웠다 . 이제 BOR으로 인해 재설정 되었음을 의미한다는 것을 알았습니다 . 감사합니다.
SamGibson

7

모든 배터리에는 일정량의 출력 저항이 있습니다. 전류가 저항을 통해 흐르면 어떻게됩니까? 예, 전압 강하! 따라서 배터리에서 더 많은 전류를 소비할수록 출력 전압이 낮아집니다.


4

이것은 모든 전원 공급 장치에 적용됩니다

실제로, 배터리는 로딩 될 때 전압을 강하시킵니다. 다른 모든 것들도 마찬가지 입니다.

주요 원인은 옴의 법칙, E = IR이며, 모든 도체의 전압 강하 는 전류 소모량에 비례합니다.

배터리 처짐의 일부는 화학 물질이지만 내부 구성 요소에 대한 옴의 법칙 저항입니다.

4 개의 병렬 비디오 카드가있는 미친 게임 장비가 있다고 가정 해 봅시다 . 게임 할 때 콤보가 1000 와트를 가져옵니다 . 그러나 그것은 단지 Windows Homescreen에 앉아서 100 와트 만 당기고 있습니다. 전원 케이블은 20A @ 5V를 운반하고 0.01V를 떨어 뜨려 카드의 4.99V를 얻습니다. (와이어는 2000 Siemens == 1/2000 Ohm입니다.)

이 경부 하에서 AC 전원 공급 장치는 비효율적이고 역률이 낮으므로 120V 주전원에서 240VA 또는 2A를 소비합니다. 패널로의 분기 회로 배선이 0.4V로 떨어졌습니다. 컨덕턴스는 5 Siemens == 1/5 ohm입니다.

이제 가장 까다로운 게임을 시작하십시오. 5V에서 200A를 끌어 오면 PC 배선 내부의 저항 손실 만 0.1V로 점프합니다. 따라서 카드의 전압은 4.90V입니다. 한 방울입니다.

한편, 전원 공급 장치는 AC 주 전원에서 10A (1200VA)를 끌어옵니다. 배선 전압 강하가 예상대로 2.0 볼트로 증가하므로 전력 suppy의 전압은 118V입니다. 스위칭 전원 공급 장치는 보상을 위해 더 많은 전류를 끌어 당기 며, 그렇지 않으면 출력 전압도 저하됩니다.

안전 접지에는 전류가 흐르지 않으므로 떨어지지 않습니다. 지면에서 측정 한 중성선은 1V이고 고온은 119V입니다. 그리고 이것을 사용하여 올바른 배선을 확인할 수 있습니다. 토크 렌치의 포인터 막대와 같지만 구부러지지 않습니다.

물론 발전소로 돌아가는 과정에서 비슷한 하락이 일어나고 있습니다. 거기에서 증가 된 부하 (암페어)는 발전기의 내부 저항뿐만 아니라 터빈 마력으로 인해 전압을 강하시킵니다. VA = W. A가 사양을 넘어서 증가하는 경우, V는 비례 적으로 감소하여 W는 터빈의 능력 내에서 유지 될 수 있습니다. 터빈 늪지 및 감속은 AC 전원이므로 동기화 상태를 유지해야하므로 옵션이 아닙니다.


1

모든 배터리는 언로드시 메모리 효과가있어 짧은 버스트로드 후 이전 전압 근처로 천천히 돌아갑니다. ESR * I = ΔV의 부하로 인해 전압이 순간적으로 급격히 떨어집니다.

따라서 두 가지 측정을 동시에 수행하여 교정 오류를 확인하고 수면, 웨이크 업 사이클의 진동을 방지하는 데 필요한 히스테리시스 임계 값을 고려해야합니다.

메모리 효과 시간 상수는로드 후 "무부하"누설 전류에 따라 몇 분에서 몇 분이 될 수 있습니다.

주어진 셀 (ΔV = ESR * V / Rload + t / ESR * C2)에 대해 계산 될 수있는 이러한 결합 효과로 인해 차단 전압이 종종 낮아져 메모리 커패시턴스 C2에 저장된 전하를 포착 할 수 있습니다. 안전한 Vmin 임계 값으로 돌아갑니다. Vmin 임계 값 미만의 시간 동안 배터리 급속 노화가 발생합니다.

자세한 내용은 배터리 데이터 시트를 검토하십시오.


1

배터리의 내부 저항으로 인한 전압 강하가 발생하여 i * r 값으로 전압 강하를 볼 수 있습니다 (여기서 i는 전류가 흐르고 r은 배터리의 내부 저항 임)


0

새 배터리는 기존보다 전압 강하가 훨씬 적습니다. 오래되었거나 낡았거나 손상된 리튬 배터리는 새 배터리보다 내부 저항이 훨씬 높습니다. 몇 달 이상 완전히 충전되었거나 방전이 너무 적거나 충전-방전주기가 너무 길면 손상됩니다.


0

다른 모든 대답은 훌륭하고 내가 말한 것을 말하지만 (부하가있을 때 실제로 배터리 전압이 낮아짐), 무언가를 추가하고 싶습니다.

전압 강하가 나타나는 이유는 "내부 저항"입니다. 내부 저항의 모델은 전압 소스의 특성을 모델링하는 데 매우 효과적이며 동시에 간단하고 계산하기 쉬운 모델입니다.

실제로는 더 복잡합니다. 전류가 통과해야하는 배터리 내부 구성 요소의 저항 (이것은 위에서 언급 한 모델의 용어이므로 의도적으로 "내부 저항"이라고 부르지 않습니다)이 유일한 역할은 아닙니다. 대부분의 배터리에는 일부 경계층에서 전하를 분리하는 화학 반응이 진행됩니다. 이 화학 반응은 통계 물리 법칙을 따릅니다. ( 화학 평형이추면에 도달했습니다. 전하의 분리는 측정 할 수있는 전압을 생성하며이 전압은 화학 평형의 한 요소입니다 (전압이 높을수록 분리 된 전하의 새로운 쌍을 만들기 위해 분리가 덜 발생 함). 지금 부하를 연결하면 전류가 흐르기 때문에 일정한 간격으로 충전이 중단됩니다. 시스템이 이제 평형 상황에 도달하면 분리 된 충전량과 전압이 줄어 듭니다 (더 많은 충전이 생성되어야하기 때문에).


-2

배터리 전압은 일반적으로 부하가 연결되어 있다고해서 떨어지지 않습니다. 그러나 측정 된 전압은 떨어지는 경향이 있습니다

전압 측정에 대해 알아야 할 사항은 다음과 같습니다.

전압계는 저항이 매우 높은 저항을 사용합니다. 이상적으로는 무한합니다. 전압계는이 저항의 전압을 측정합니다.

따라서 배터리를 전압계에 연결하면 배터리의 내부 저항이 전압계의 저항과 비교하여 중요하지 않습니다. 따라서 대부분의 전압 강하는 배터리 내부 저항이 아닌 전압계의 저항에서 발생합니다. 따라서 올바른 전압을 측정합니다.

그러나 마이크로 컨트롤러의 저항이 너무 높지 않을 수 있습니다. 배터리의 내부 저항이 1 밀리 옴이고 전압계가 24000 옴 저항을 사용하는 경우이 오류가 예상됩니다.


5
멀티 미터 설계에 대해 이야기함으로써 더 혼란 스러울 필요는 없습니다. 이상적인 (무한 저항) 전압계는 동일한 효과를 경험합니다. 문제는 전압계 저항을 배터리의 내부 저항과 비교하는 것이 아니라 배터리의 내부 저항과 부하 저항을 비교하는 것입니다.
Sneftel

멀티 미터의 설계는 판독 값에 차이가있는 이유를 설명합니다. 기본 전자 제품을 다루는 사람은 반드시 알아야합니다
Pradyoth Shandilya

7
아니요, 설명하지 않습니다. 전압이 다르기 때문에 측정 값 에 차이가 있습니다 . 멀티 미터를 사용하지 않더라도 실제로 부하를 연결하면 배터리의 실제 전압이 달라집니다.
Sneftel
당사 사이트를 사용함과 동시에 당사의 쿠키 정책개인정보 보호정책을 읽고 이해하였음을 인정하는 것으로 간주합니다.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.