バッテリーを使用している場合、ステップ電圧を上げたり下げたりしますか?


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バッテリーを使用して電圧レギュレーターを介して負荷を駆動する場合、2つのバッテリーを並列に電圧を上げるか、2つのバッテリーを直列に電圧を下げる方が良いでしょうか?絶対的な答えがない場合、特定の状況に最適なものを決定するための一般的なルール(またはルールセット)はありますか?

特定の回路タイプがトレンドに逆らうような興味深いケースはありますか?(意図しないしゃれ)

回答:


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ステップアップコンバーターを使用すると、出力電圧がデバイスの動作電圧を下回る部分的に消耗したバッテリーを使用できるという利点がありますが、バッテリー電圧が予想レベルを超えるとデバイスが損傷する可能性があります(例: 3.3ボルトのデバイスが2本の単三電池で動作し、3ボルトのパワーインジャックに誰かが5ボルトの電源を接続する場合)、およびバッテリーが消耗するにつれてバッテリーの引き込みが増加する(これにより、充電式バッテリーが破損したり、非充電式バッテリーが「漏れ」たり(腐食性化学物質がにじみ出る)、また、良くも悪くも、バッテリーが古くなるとデバイスが突然正常に動作し続けるようになります。彼らが完全に辞める場所を指します。

降圧コンバータを使用すると、入力過電圧に対する耐性が向上し、バッテリ電圧が過度に低下すると、メイン回路に供給される電圧が低下します。多くの場合、これにより、バッテリーの経年劣化に合わせてデバイスの動作が低下します。時には良いこともあれば、悪いこともあります。そのような動作は、デバイスのパフォーマンスが低下し始めるとすぐにデバイスが役に立たなくなる場合には悪いことかもしれませんが、デバイスがある程度有用であり、ユーザーが予期しない時間にバッテリーを交換したくない場合には良いことかもしれません。


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それがより高い電力である場合、ステップダウンは、負荷の前の最後の瞬間まで必要な銅をずっと低く保つという利点があります。
Kortuk

@Kortuk:非常に大きな電力レベルでは、より高い電圧を使用することでケーブル配線の抵抗損失を減らすことができますが、「消費者」バッテリーから電源を切るアプリケーションの要因になるとは思いません。私の答えはおそらく、バッテリーを直接並列に接続することは、消費者向け製品を見たことがあるとしても、多くの場合、良いアイデアではないことを言及すべきだったと思います(たとえば、2つまたは4つのAAバッテリーを使用できる小さなライトは、新しい単三電池は、2つの新しい単三電池の2倍以上の寿命を提供しますが、重量が増えます。私は...かしら
supercat

...複数の入力から電​​力を受け入れるように設計されたバックモード電源チップがありますが、「ダイオードの論理和」と同様の動作をしますが、余分なダイオード降下はありませんか?各電源でMOSFETを使用した場合、そのような供給は2組のバッテリーが一致した場合の直接接続と同じくらい効率的ですが、電流が1つのセットから別のセットに流れないようにします(有害である可能性があります)違いました。それはから電力を引き出すように設計された場合は、そのような供給は、特に有利である可能性があり、それについて考えるより悪く ...使用する前に、ポイントに、バッテリー
supercat

...より良いもの。このような方法で2組のバッテリーを使用するデバイスは、1組が消耗したときにユーザーに通知でき、ユーザーはデバイスが機能している間に余暇にそのセットを交換できます。さらに、ほとんどのデバイスは、寿命が残っている間にバッテリーを交換するか、バッテリーが切れてデバイスが機能しなくなるかを選択できますが、より弱いバッテリーにドレインを集中させるデバイスは、ユーザーがすべてを取得できるようにします交換前のバッテリーの耐用年数。
supercat

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電池を並列に入れないでください。それらが同じモデルである場合、それらの充電レベルと電圧動作は同一のイベントではありません。これは製造プロセスによるものです。

それらを並列に接続すると、設計上、それらの電圧が等しくなるように強制されます。デザインをオフにすると、電圧の高いバッテリーが電圧の低いバッテリーに放電します。選択したバッテリー技術が再充電を許可しない場合、このエネルギーは失われます。しばらくすると、電圧が等しくなり、エネルギーの損失が停止します。しかし、温度の上昇などの外乱が加わると、バッテリーセルの電圧が再び異なり、エネルギーが再び失われます。

これが、バッテリーセルを並列に接続しないでください理由です。また、バッテリー駆動のデバイスをリバースエンジニアリングする場合、それらは常に直列に接続されます。


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重い負荷には最適なステップ変換はありません。バッテリーと負荷の両方を一致させて損失を減らします。一般に、電圧負荷が高いと、銅の損失と長距離電力分配の場合の銅が節約されます。

冗長性を確保するには、並列セルの操作が適しています。バッテリーが強いほど、弱いバッテリーに合うまでより多くの電力を供給します。ただし、直列では、弱いバッテリーは常に電力を制限します。

バッテリーセルの電圧が低すぎて効率的に変換できない場合を除き、それぞれのESRで示される異なる特性を持つ2つの7.6Vセルを検討します。一致した電力負荷を使用すると、セルが弱い(ESRが高い)ほど負荷で使用できる電力が減少するため、直列配置により負荷に供給される電力が低くなることに注意してください。

また、これは充電中に電圧を均等化する充電式セルにのみ適用されることに注意してください。一次電池は互いに放電するため、この方法では使用されません。高いESRと低いA-hr容量のバッテリーの摩耗。バッテリーが非常に高出力で低ESR能力を持つ場合、外付け抵抗器とシャント配置および直列配置のバイパスはそれらを保護するために必要です。バッテリーセルは、通常、任意のアレイ、直列または並列での良好な動作のために、<< 2%の電圧に一致します。

ここに画像の説明を入力してください


むしろ貧血であるにもかかわらず、この答えは私には理にかなっているようです。なぜそれがダウン投票されたのかを検討する人はいますか?
多項式

おそらく、電池のセル特性と寿命を一致させ、大量の排水で逆セル電圧を防ぐように注意した場合、直列動作は許容されます。これが発生すると、鉛酸などの一部のバッテリーの化学的性質がより早く劣化します。並列動作は冗長性を提供し、その電圧で動作するモーターを見つけます。不可能な場合は、モーター巻線のESRよりも低い低ESRチョーク(MOSFETよりも低い)を使用したステップアップが設計の適切な基準です。
トニー・スチュワートサニースキーガイEE75

多くの場合、バッテリー電圧を電源要件に合わせるのは困難または不可能です。たとえば、多くのチップはレールで5%または10%の公差を必要とし、バッテリーは完全に充電された状態と完全に放電された状態とで大きく異なります。また、あなたは重い負荷を想定していますが、OPは言及しませんでした。私は下票をしませんでしたが、この場合は正当化されます。

私の提案は、NiMHの1.2Vの増分で提供されるセル電圧に一致する重負荷でした。それは一致するのは難しいことではありません。規制が厳しい場合、LDOはノイズ耐性を最小限に抑えます。それほどきつくなければ、問題ではありません。したがって、ランダムな性能のバッテリーを直列に接続することは、弱いバッテリーが電流を支配するため、良くありません。したがって、並列接続は私の2番目の選択肢です。
トニースチュワートサニースキーガイEE75

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トニー、それは本当にあなたが新しいログ「リッチマン」を持っているということですか?
オリンラスロップ
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