¿Subir el voltaje o bajar el voltaje al usar baterías?
15
Cuando se usan baterías para conducir una carga a través de un regulador de voltaje, ¿es mejor subir el voltaje de dos baterías en paralelo o bajar el voltaje de dos baterías en serie? Si no hay una respuesta absoluta, ¿existe una regla general (o conjunto de reglas) para decidir cuál es la mejor para una situación particular?
¿Hay casos interesantes en los que un tipo de circuito en particular rompa la tendencia? (juego de palabras no previsto)
El uso de un convertidor elevador ofrece la ventaja de poder usar baterías parcialmente agotadas cuyo voltaje de salida cae por debajo del voltaje de funcionamiento de su dispositivo, pero ofrece las desventajas de exponer el dispositivo al daño si el voltaje de la batería excede el nivel esperado (p. Ej. si su dispositivo de 3.3 voltios funciona con dos baterías AA y tiene un conector de alimentación de 3 voltios en el que alguien conecta un suministro de 5 voltios, y de aumentar el consumo de batería a medida que las baterías se agotan (lo que a su vez aumenta el riesgo de que las baterías recargables se dañarán, o las baterías no recargables "gotearán" (es decir, supuran químicos corrosivos). También, para bien o para mal, generalmente hará que los dispositivos continúen funcionando normalmente a medida que las baterías envejecen, hasta que de repente punto donde dejaron de fumar por completo.
El uso de un convertidor reductor ofrece una mayor inmunidad a la sobretensión de entrada, y hará que el voltaje que se alimenta al circuito principal disminuya una vez que el voltaje de la batería se haya reducido demasiado. En muchos casos, esto hará que el dispositivo comience a funcionar menos bien a medida que las baterías envejecen, a veces algo bueno y otras malo. Tal comportamiento puede ser malo si el dispositivo se vuelve inútil tan pronto como su rendimiento comience a degradarse, pero puede ser bueno si el dispositivo sigue siendo algo útil y si un usuario no desea cambiar las baterías en momentos inesperados.
Si se trata de una potencia mayor, un escalón tiene la ventaja de mantener el cobre necesario mucho más bajo hasta el último momento antes de la carga.
Kortuk
@Kortuk: a niveles de potencia realmente grandes, el uso de voltajes más altos puede reducir las pérdidas resistivas en el cableado, pero dudo que eso sea un factor para las aplicaciones que funcionan con baterías "de consumo". Supongo que mi respuesta tal vez debería haber mencionado que conectar baterías directamente en paralelo a menudo no es una buena idea, a pesar de que he visto que los productos de consumo lo hacen (por ejemplo, una pequeña luz que podría usar dos o cuatro baterías AA, que afirmó que usar cuatro Las nuevas baterías AA ofrecerían más del doble de la vida útil de dos baterías AA nuevas, pero pesarían más). Me pregunto si ...
supercat
... ¿hay chips de suministro en modo buck que estarían diseñados para aceptar energía de múltiples entradas, de manera tal que se comporten de manera similar a "darles o darles", pero sin la caída adicional de diodos? Si uno usara un mosfet en cada fuente de energía, dicho suministro podría ser tan eficiente como una conexión directa cuando se combinan dos juegos de baterías, pero no permitiría que la corriente fluya de un juego a otro (lo que podría ser dañino) cuando no estaban Pensando en ello, tal suministro podría ser especialmente ventajoso si fue diseñado para extraer energía de la peor batería, hasta cierto punto, antes de usar ...
supercat
... el mejor. Un dispositivo que usara dos juegos de baterías de tal manera podría informar al usuario cuando se agotó un juego, permitiendo que el usuario reemplace ese juego en su tiempo libre mientras el dispositivo permaneció funcional. Además, si bien la mayoría de los dispositivos les da a los usuarios la opción de reemplazar las baterías mientras aún les queda vida útil, o de que un dispositivo deje de funcionar debido a las baterías agotadas, un dispositivo que enfoca el drenaje en las baterías más débiles permitiría a los usuarios obtener todo La vida útil de las baterías antes del reemplazo.
supercat
2
No coloque las baterías en paralelo. Su nivel de carga y comportamiento de voltaje no son eventos idénticos si son del mismo modelo. Esto se debe al proceso de fabricación.
Si los conecta en paralelo, su diseño impone que sus voltajes sean iguales. Cuando el diseño se apaga, la batería con el voltaje más alto se descargará en la batería con el voltaje más bajo. Si la tecnología de batería elegida no permite la recarga, esta energía se pierde. Después de algún tiempo, el voltaje será igual y la pérdida de energía se detendrá. Pero si se produce una perturbación externa, como un aumento de la temperatura, el voltaje de las celdas de la batería volverá a diferir y se perderá algo de energía.
Es por eso que nunca debe conectar las celdas de la batería en paralelo. Y si realiza ingeniería inversa de dispositivos alimentados por batería, siempre están conectados en serie.
Ninguna conversión de pasos es mejor para cargas pesadas. Obtenga una combinación de batería y carga para pérdidas menores. En general, las cargas de voltaje más altas ahorran pérdidas de cobre y cobre si se distribuye energía a larga distancia.
Para redundancia, la operación de celda paralela es mejor. La batería más fuerte entrega más potencia hasta que coincida con la batería más débil. Sin embargo, en serie, la batería más débil siempre limita la potencia.
A menos que el voltaje de la celda de la batería sea demasiado bajo para convertir de manera eficiente, considere dos celdas de 7.6V con diferentes características mostradas por el ESR para cada una. Al usar cargas de potencia coincidentes, observe que la disposición en serie le da una menor potencia a la carga porque la celda más débil (ESR más alta) reduce la potencia disponible para la carga.
También tenga en cuenta que esto solo se aplica a las pilas recargables que igualan el voltaje durante la carga. Las células primarias no se usarían de esta manera, ya que se descargarían unas contra otras. Las baterías se desgastan con mayor ESR y menor capacidad de A-hr. Cuando las baterías tienen muy alta potencia y baja capacidad ESR, se necesitan resistencias externas y para la disposición de derivación y derivación para la disposición en serie para protegerlas. Las celdas de la batería generalmente coinciden con << 2% de voltaje para un buen funcionamiento en cualquier matriz, serie o paralelo.
A pesar de ser bastante anémico, esta respuesta parece tener sentido para mí. ¿A alguien le importa considerar por qué fue rechazado?
Polinómico el
Quizás si uno tuviera cuidado de igualar las características y la antigüedad de las celdas de las baterías y evitar el voltaje inverso de la celda en un drenaje pesado, la operación en serie es aceptable. Parte de la química de la batería, como el ácido de plomo, envejecerá más rápido cuando esto ocurra. La operación en paralelo ofrece redundancia y luego encuentra un motor que funcione con ese voltaje. Si no es posible, entonces use un estrangulador LOW ESR (más bajo que MOSFET) que nuevamente es más bajo que el ESR de bobinado del motor es un buen criterio para el diseño.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
En muchos casos es difícil o imposible hacer coincidir el voltaje de la batería con los requisitos de la fuente de alimentación. Por ejemplo, muchos chips requieren una tolerancia de 5% o 10% en los rieles y las baterías variarán más que eso entre completamente cargadas y completamente descargadas. También está asumiendo una carga pesada, mientras que el OP no lo mencionó. No hice el voto negativo, pero está justificado en este caso.
Mi sugerencia fue que las cargas pesadas coincidieran con el voltaje de la celda que viene en incrustaciones de 1.2V para NiMH. Eso no debería ser difícil de igualar. Si la regulación es tan estricta, un LDO dará la menor inmunidad al ruido. Si no es tan apretado, no importa. Por lo tanto, obtener baterías de rendimiento aleatorio en serie no es bueno, ya que la más débil controla la corriente, por lo que poner en paralelo es mi segunda opción.
No coloque las baterías en paralelo. Su nivel de carga y comportamiento de voltaje no son eventos idénticos si son del mismo modelo. Esto se debe al proceso de fabricación.
Si los conecta en paralelo, su diseño impone que sus voltajes sean iguales. Cuando el diseño se apaga, la batería con el voltaje más alto se descargará en la batería con el voltaje más bajo. Si la tecnología de batería elegida no permite la recarga, esta energía se pierde. Después de algún tiempo, el voltaje será igual y la pérdida de energía se detendrá. Pero si se produce una perturbación externa, como un aumento de la temperatura, el voltaje de las celdas de la batería volverá a diferir y se perderá algo de energía.
Es por eso que nunca debe conectar las celdas de la batería en paralelo. Y si realiza ingeniería inversa de dispositivos alimentados por batería, siempre están conectados en serie.
fuente
Ninguna conversión de pasos es mejor para cargas pesadas. Obtenga una combinación de batería y carga para pérdidas menores. En general, las cargas de voltaje más altas ahorran pérdidas de cobre y cobre si se distribuye energía a larga distancia.
Para redundancia, la operación de celda paralela es mejor. La batería más fuerte entrega más potencia hasta que coincida con la batería más débil. Sin embargo, en serie, la batería más débil siempre limita la potencia.
A menos que el voltaje de la celda de la batería sea demasiado bajo para convertir de manera eficiente, considere dos celdas de 7.6V con diferentes características mostradas por el ESR para cada una. Al usar cargas de potencia coincidentes, observe que la disposición en serie le da una menor potencia a la carga porque la celda más débil (ESR más alta) reduce la potencia disponible para la carga.
También tenga en cuenta que esto solo se aplica a las pilas recargables que igualan el voltaje durante la carga. Las células primarias no se usarían de esta manera, ya que se descargarían unas contra otras. Las baterías se desgastan con mayor ESR y menor capacidad de A-hr. Cuando las baterías tienen muy alta potencia y baja capacidad ESR, se necesitan resistencias externas y para la disposición de derivación y derivación para la disposición en serie para protegerlas. Las celdas de la batería generalmente coinciden con << 2% de voltaje para un buen funcionamiento en cualquier matriz, serie o paralelo.
fuente