Kako doseči prenosno litijevo baterijo

著者：Iflowpower – Portable Power Station Supplier

Povzetek: Ta članek uporablja primere za razlago, kako doseči baterije za prenosne izdelke. Ključne besede: prenosni izdelek; linearni regulator; buck-boost pretvornik; baterije v številnih prenosnih izdelkih, kot so mobilni telefoni, pametni telefoni, predvajalniki digitalnih medijev ali digitalni fotoaparati Razvojni trend. To se običajno izvaja z uporabo nekaterih več funkcij in bolj zapletenih analognih vezij, vendar je rezultat večja poraba energije aplikacijskega vezja.

Z novo zmogljivostjo baterije lahko zadosti naraščajočim zahtevam po porabi energije, vendar bi to morala biti baterija večje zmogljivosti ali izboljšana tehnologija baterije. Običajno se ljudje ne bodo odločili za povečanje velikosti baterije, ker je zunanje ohišje omejeno. Ker napredek tehnologije baterij in razvoj novih tehnologij ne izpolnjujeta zahtev po visoki moči enake ravni velikosti, bi morala biti naprednejša vezja za upravljanje porabe energije naprednejša.

Hkrati pa povpraševanje po majhnih rešitvah otežuje ta izziv. V preteklosti, da bi dosegli zahteve, preprosto uporabite več linearnih regulatorjev. Ti regulatorji so neposredno povezani z baterijo, da prikažejo zahtevano sistemsko napetostno vodilo.

Številne enote za upravljanje porabe energije, ki se uporabljajo v prenosnih izdelkih, uporabljajo samo nekatere linearne regulatorje za nadzor porabe energije. Tipična uporabljena baterijska tehnologija je 3 paketi baterij NICD ali NIMH. Hkrati so bile te kemične lastnosti skoraj vse od ene same litij-ionske baterije, ker imajo te litij-ionske baterije večjo zmogljivost.

S številnimi aplikacijami, ki dosegajo trenutno povpraševanje, so nekatere linearne regulatorje nadomestili dražji, a učinkovitejši pretvorniki dolarjev. Nekatera napajalna vodila, kot so procesorska jedra in V/I, so običajno takšna. Ker lahko linearni regulator in pretvornik zniža izhodno napetost samo, ko je njegova vhodna napetost višja, se sistem izklopi, če se napetost baterije zniža na programirano izhodno napetost.

Najmanjši padec tlaka linearnega regulatorja ali meja padca tlaka na induktivnosti in stikalu je treba dodati izhodni napetosti. Zato obstaja tipična napetostna tirnica 3,3 V iz litij-ionske baterije, tipična napetost baterije sistema pa je 3.

4V. Preostala elektrika, ki nastane pri izpraznitvi na 3,0 V, v tem primeru ne bo uporabljena.

Meritve kažejo, da je preostala moč v trenutni litij-ionski bateriji približno 10 %. To pomeni, da mora biti katera koli rešitev za upravljanje porabe energije, ki lahko uporabi to preostalo elektriko, sposobna odšteti 10-odstotni izkoristek po izkoristku ločljivosti, ki je višji od izkoristka ločljivosti dolarskega pretvornika. Z drugimi besedami, vsaka alternativna rešitev, ki uporablja 97-odstotni povprečni izkoristek dolarskega pretvornika, mora imeti vsaj eno več kot 87-odstotno povprečno učinkovitost, da se podaljša čas delovanja za polnjenje baterije.

To je velik izziv za številne rešitve pretvornikov z zniževanjem vrednosti. Splošna učinkovitost SEPIC ali obratnih rešitev za ekonomsko sprejemljivo rešitev 85 % največji doseg. Da bi dosegel to učinkovitost, je preučil metodo uporabe različnih izboljšanih učinkovitosti, kot je sinhrono popravljanje, in velikost te rešitve je večja od pretvornika denarnih vrednosti.

4 Preklopno stikalo – pretvorba zagona Vedno obstajata dve stikali hkrati, v zelo optimizirani rešitvi bo uporaba tega pretvorjenega pretvornika imela enako učinkovitost (85 %). Zato s tega vidika uporaba buck-boost pretvornika ne deluje in tudi zaradi tega razloga ljudje nikoli niso razmišljali o uporabi tega buck pretvornika. Vendar pa obstaja še nekaj drugih izzivov.

Na primer, mobilni telefoni uporabljajo visoke tokovne impulze med prenosom podatkov za pogon svojega RF-PA. Te impulzne tokove je mogoče dobiti neposredno iz baterije, kar lahko povzroči dodaten padec tlaka na impedanci baterije in priključku baterije. Zaradi nizkih napajalnih napetosti lahko to povzroči, da nadzornik sistemske napetosti izklopi sistem, ko pride do tokovnega impulza.

LED-aplikacije, ki temeljijo na LED-lučkah v vašem telefonu, ali zaženete trdi disk v aplikaciji predvajalnika medijev, boste imeli podoben vpliv na baterijo. Zaradi staranja ali rezultatov nizke temperature v novem povečanju impedance baterije so te težave resnejše. V tem primeru se lahko za obvladovanje padca napetosti na ključni sistemski napetostni tirnici uporabi ojačevalni pretvornik.

S tem sistem deluje stabilneje in zanesljiveje, dovoljeno pa je tudi praznjenje baterije pod nižjo napetostjo. Poleg tega je izboljšana tudi baterija. Običajno bo nova kapaciteta baterije spremljala uporabo širšega razpona izhodnih napetosti.

Na primer, s prihodnjo tehnologijo litij-ionskih baterij lahko baterijo napolnite do 4,5 V in jo lahko izpraznite že pri 2,3 V.

Vzemite srednjo napetost 3,4 V, zaradi katere je lahko baterija v neuporabljenem stanju. Obstaja tudi baterijska tehnologija, ki je v fazi razvoja in bo delovala precej pod 3.

4V (na primer Li-s). V tem primeru se bo zagotovo umaknil - povečal konverzijo. Eden preprostih načinov za rešitev te težave je ustvarjanje vodila z višjo sistemsko napetostjo (npr.

npr., 5V), ki se lahko uporabijo za ustvarjanje vseh sistemskih napetostnih tirnic, ki so višje od izklopne napetosti baterije. To delo je mogoče opraviti z uporabo večjega učinkovitega ojačevalnega pretvornika in kaskadnega pretvornika.

Celotna učinkovitost pretvorbe moči zlahka doseže več kot 90 %. Na žalost več ojačevalnih pretvornikov potrebuje več prostora in ga običajno nimajo v prenosnih ročnih napravah. Druga možnost je uporaba ojačevalnega pretvornika za ustvarjanje sistemske napetosti neposredno iz baterije.

Kot je navedeno zgoraj, je učinkovitost pretvorbe energije ključni dejavnik pri oblikovanju konkurenčne rešitve za upravljanje z energijo. Drug pomemben dejavnik je velikost rešitve. Upoštevajoč to, preklopna rešitev za postopno povečanje, ki temelji na Sepic ali obratni topologiji, ni primerna, ker gre za večje pasivne komponente brez volumna in je pogosto nizka učinkovitost.

Ena sama induktivna rešitev, ki uporablja 4 stikala, ima največji potencial za izpolnitev teh zahtev. Vendar pa pri preprosti gonilniški metodi vedno delujeta dve stikali hkrati, vendar uporaba te rešitve ne samo žrtvuje učinkovitost, temveč tudi izboljša zahteve glede induktivnosti in velikosti stikala, ker obstaja pretok skozi Te komponente imajo višji RMS tok. Samo stran teh stikal je samo gnana, kar pomeni, da napravo vedno poganja z nižajočim ali ojačevalnim pretvornikom, da se doseže najvišja učinkovitost, nižji tok RSM pa prinaša tudi najmanjšo velikost rešitve.

V tem primeru imata pretvorba zmanjševanja in pospeševanje najvišjo delovno točko učinkovitosti v dveh topologijah. To je prikazano v primeru razmerja krivulje vhodne napetosti pretvornika učinkovitosti in povečanja (TPS61020) ter znižanja (TPS62046). .