Aumentar a voltagem ou diminuir a voltagem ao usar baterias?
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Ao usar baterias para conduzir uma carga através de um regulador de tensão, é melhor aumentar a tensão de duas baterias em paralelo ou diminuir a tensão de duas baterias em série? Se não houver resposta absoluta, existe uma regra geral (ou conjunto de regras) para decidir qual é o melhor para uma situação específica?
Existem casos interessantes em que um determinado tipo de circuito controla a tendência? (trocadilho não pretendido)
O uso de um conversor intensivo oferece a vantagem de poder usar baterias parcialmente esgotadas cuja tensão de saída fica abaixo da tensão operacional do seu dispositivo, mas oferece as desvantagens de expor o dispositivo a danos se a tensão da bateria exceder o nível esperado (por exemplo, se o seu dispositivo de 3,3 volts opera com duas pilhas AA e possui uma tomada de 3 volts na qual alguém conecta uma fonte de 5 volts) e aumenta o consumo de bateria à medida que as pilhas se esgotam (o que, por sua vez, aumenta os riscos de baterias recarregáveis serão danificadas ou baterias não recarregáveis "vazarão" (ou seja, vazam produtos químicos corrosivos) .Também, para o bem ou para o mal, geralmente fará com que os dispositivos continuem funcionando normalmente à medida que as baterias envelhecem, até atingirem repentinamente um ponto onde eles desistem completamente.
O uso de um conversor step-down oferece maior imunidade à sobretensão de entrada e fará com que a tensão que é alimentada no circuito principal diminua assim que a tensão da bateria diminuir demais. Em muitos casos, isso fará com que o dispositivo comece a funcionar menos bem com o envelhecimento das baterias - às vezes uma coisa boa e às vezes uma coisa ruim. Esse comportamento pode ser ruim se o dispositivo se tornar inútil assim que seu desempenho começar a diminuir, mas pode ser bom se o dispositivo continuar sendo útil e se um usuário não desejar trocar as baterias em momentos inesperados.
Se for de maior potência, um passo para baixo tem a vantagem de manter o cobre necessário muito mais baixo até o último momento antes da carga.
Kortuk
@ Kortuk: Em níveis de energia realmente grandes, o uso de tensões mais altas pode reduzir as perdas resistivas no cabeamento, mas duvido que isso seja um fator para aplicações desligadas de baterias "de consumo". Suponho que minha resposta talvez deva ter mencionado que conectar baterias diretamente em paralelo geralmente não é uma boa ideia, mesmo que eu tenha visto produtos de consumo (por exemplo, uma pequena luz que poderia usar duas ou quatro pilhas AA, que afirmava que usar quatro as novas pilhas AA ofereceriam mais do dobro da vida útil de duas novas pilhas AA, mas pesariam mais). Eu me pergunto se ... #
21812
... existem chips de suprimento no modo buck que seriam projetados para aceitar energia de várias entradas, de maneira a se comportar de maneira semelhante a "diodo-or'ing", mas sem a queda extra de diodo? Se alguém usasse um mosfet em cada fonte de energia, essa fonte poderia ser tão eficiente quanto uma conexão direta quando dois conjuntos de baterias fossem combinados, mas não deixaria a corrente fluir de um conjunto para outro (o que poderia ser prejudicial) quando não eram. Pensando nisso, esse suprimento poderia ser especialmente vantajoso se ele fosse projetado para extrair energia da bateria pior , até certo ponto, antes de usar ... #
30812
... o melhor. Um dispositivo que usasse dois conjuntos de baterias dessa maneira poderia informar o usuário quando um deles fosse esgotado, permitindo ao usuário substituí-lo quando quisesse enquanto o dispositivo permanecesse funcional. Além disso, enquanto a maioria dos dispositivos oferece aos usuários a opção entre substituir as baterias enquanto ainda restam vida útil ou deixar o dispositivo não funcionar devido a pilhas gastas, um dispositivo que drenasse as pilhas mais fracas permitiria aos usuários obter tudo a vida útil das baterias antes da substituição.
Supercat 20/12
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Não coloque as pilhas em paralelo. O nível de carga e o comportamento da tensão não são eventos idênticos se forem do mesmo modelo. Isto é devido ao processo de fabricação.
Se você conectá-los em paralelo, seu design imporá que suas voltagens sejam iguais. Quando o projeto é desligado, a bateria com a tensão mais alta descarrega na bateria com a tensão mais baixa. Se a tecnologia de bateria escolhida não permitir recarga, essa energia será perdida. Depois de algum tempo, a tensão será igual e a perda de energia será interrompida. Mas se houver um distúrbio externo, como um aumento de temperatura, a voltagem das células da bateria será diferente novamente e alguma energia será perdida novamente.
É por isso que você nunca deve conectar as células da bateria em paralelo. E se você fizer engenharia reversa de dispositivos alimentados por bateria, eles sempre serão conectados em série.
Nenhuma conversão de passo é melhor para cargas pesadas. Combine a bateria e a carga para obter menores perdas. Geralmente, as cargas de tensão mais altas economizam em perdas de cobre e na distribuição de energia de longo curso.
Para redundância, a operação de célula paralela é melhor. A bateria mais forte fornece mais energia até corresponder à bateria mais fraca. No entanto, em série, a bateria mais fraca sempre limita a energia.
A menos que a tensão da célula da bateria seja muito baixa para ser convertida com eficiência, considere duas células de 7,6V com características diferentes mostradas pelo ESR para cada uma. Usando cargas de energia correspondentes, observe que o arranjo em série fornece menor energia à carga, porque a célula mais fraca (ESR) mais alta reduz a energia disponível para a carga.
Observe também que isso se aplica apenas a células recarregáveis que equalizam a tensão durante a carga. As células primárias não seriam usadas dessa maneira, pois descarregariam umas contra as outras. As baterias se desgastam com maior ESR e menor capacidade de A-hora. Onde as baterias têm alta potência e baixa capacidade ESR, são necessários resistores externos e para arranjo de derivação e desvio para arranjo em série para protegê-los. As células da bateria normalmente correspondem a uma voltagem de <2% para uma boa operação em qualquer matriz, série ou paralelo.
Apesar de ser bastante anêmica, essa resposta parece fazer sentido para mim. Alguém se importa em saber por que foi rebaixado?
Polinomial
Talvez, se alguém tivesse o cuidado de corresponder às características e à idade das células das baterias e impedir a tensão reversa das células em drenos pesados, a operação em série é aceitável. Alguns produtos químicos da bateria, como o ácido-chumbo, envelhecem mais rápido quando isso ocorre. A operação paralela oferece redundância e, em seguida, encontre um motor que funcione nessa tensão. Se não for possível, o passo a passo usando um estrangulador LOW ESR (menor que o MOSFET) que é novamente menor que o ESR do enrolamento do motor é um bom critério para o projeto.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Em muitos casos, é difícil ou impossível corresponder a tensão da bateria aos requisitos da fonte de alimentação. Por exemplo, muitos chips exigem tolerância de 5% ou 10% nos trilhos e as baterias variam mais do que aquela entre totalmente carregada e totalmente descarregada. Você também está assumindo uma carga pesada, enquanto o OP não mencionou. Eu não fiz o voto negativo, mas é justificado neste caso.
Minha sugestão era que cargas pesadas correspondessem à voltagem da célula, que vem em incrementos de 1,2V para NiMH. Isso não deve ser difícil de igualar. Se a regulamentação for tão rígida, um LDO dará imunidade a ruídos. Se não for tão apertado, não importa. Portanto, obter baterias de desempenho aleatório em série não é bom, pois a mais fraca governa a corrente, portanto, colocar em paralelo é a minha segunda escolha.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Tony, é você mesmo com um novo registro "Richman"?
Não coloque as pilhas em paralelo. O nível de carga e o comportamento da tensão não são eventos idênticos se forem do mesmo modelo. Isto é devido ao processo de fabricação.
Se você conectá-los em paralelo, seu design imporá que suas voltagens sejam iguais. Quando o projeto é desligado, a bateria com a tensão mais alta descarrega na bateria com a tensão mais baixa. Se a tecnologia de bateria escolhida não permitir recarga, essa energia será perdida. Depois de algum tempo, a tensão será igual e a perda de energia será interrompida. Mas se houver um distúrbio externo, como um aumento de temperatura, a voltagem das células da bateria será diferente novamente e alguma energia será perdida novamente.
É por isso que você nunca deve conectar as células da bateria em paralelo. E se você fizer engenharia reversa de dispositivos alimentados por bateria, eles sempre serão conectados em série.
fonte
Nenhuma conversão de passo é melhor para cargas pesadas. Combine a bateria e a carga para obter menores perdas. Geralmente, as cargas de tensão mais altas economizam em perdas de cobre e na distribuição de energia de longo curso.
Para redundância, a operação de célula paralela é melhor. A bateria mais forte fornece mais energia até corresponder à bateria mais fraca. No entanto, em série, a bateria mais fraca sempre limita a energia.
A menos que a tensão da célula da bateria seja muito baixa para ser convertida com eficiência, considere duas células de 7,6V com características diferentes mostradas pelo ESR para cada uma. Usando cargas de energia correspondentes, observe que o arranjo em série fornece menor energia à carga, porque a célula mais fraca (ESR) mais alta reduz a energia disponível para a carga.
Observe também que isso se aplica apenas a células recarregáveis que equalizam a tensão durante a carga. As células primárias não seriam usadas dessa maneira, pois descarregariam umas contra as outras. As baterias se desgastam com maior ESR e menor capacidade de A-hora. Onde as baterias têm alta potência e baixa capacidade ESR, são necessários resistores externos e para arranjo de derivação e desvio para arranjo em série para protegê-los. As células da bateria normalmente correspondem a uma voltagem de <2% para uma boa operação em qualquer matriz, série ou paralelo.
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