Kysymys:
Miksi jännite ei näy akun käyttöiän laskennassa?
Eliot
2016-05-30 12:30:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Minulla on piirilevy, jossa on muutama radiomoduuli. Eri tiloissaan se käyttää tällä hetkellä välillä 100 uA - 100 mA. Voin laskea, kuinka paljon aikaa se viettää kussakin tilassaan tietyn vuoden aikana.

Piirikorttini radiomoduuleilla on kaikilla laaja hyväksyttävä tulojännitealue. Esimerkiksi pääprosessorini ja Bluetooth Low Energy -moduuli hyväksyvät mitä tahansa 1,8 V - 3,6 V. Juuri tällä hetkellä käytän sitä 3,0 V: n virralla, käyttäen alennettua DC-DC-muunninta.

Akku on 18650 litium-ioni ( datalehti).

Täyteen ladattuna se tuottaa noin 4,3 V: n virran. Vaihdan sen arvoon 3.0V. Akun kapasiteetti on 3400 mAh.

Olettaen, että keskimääräinen virta, jonka otan siitä, on 400 µA. Lasken akun keston seuraavasti:

aika (h) = kapasiteetti (Ah) / virta (A)

3,4 Ah / 400 µA = noin vuosi

Nyt tiedän, että virrankulutuksen vähentämiseksi minun pitäisi käyttää piiriäni pienimmällä mahdollisella jännitteellä, joten harkitsen DC-DC-muuntimen vaihtamista ja pääprosessorin käyttämistä ja BLE-moduuli 1,8 V: lla 3,0 V: n sijaan.

Kysymykseni on: miksi jännitettä ei mainita missään akkukestoni laskennassa?

dim: n vastaus näyttää hyvältä, mitä voin lisätä on, että et todennäköisesti halua tyhjentää akkua tietyn tason alapuolella.Purkautumissyvyys jokaisen jakson aikana voi olla tärkeää ottaa huomioon, jos laite aikoo toimia ilman akun vaihtoa pitkään (puhumme vuosi).
Kolme vastused:
dim
2016-05-30 12:55:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Se ei näy yhtälössäsi, koska tässä yhtälössä oletetaan, että käytät akkua sen lähtöjännitteellä koko käytön ajan ilman muuntamista.

Näin ei ole tässä, koska käytät asteittainen muunnin. Joten oikean yhtälön muodostamiseksi:

  • hanki Vavgbat : akun keskimääräinen jännite koko purkausjakson ajan: akkutietolomakkeen purkukaavio osoittaa sen olevan noin 3,6 V matalille virroille, kuten käyttämällesi virralle.
  • hanki Iavgbat : virta, jonka vedät akusta keskimäärin koko jakson ajan. Se ei ole ei DC-DC-muuntimen ulostulossa käyttämäsi virta (luulen, että sinulta jäi jotain väliin). Jos sanomme, että muuntimen lähtövirta on Iout , niin Iavgbat = ( Iout * Vout / Vavgbat ) / hyötysuhde ( hyötysuhde on DC-DC-muuntimen hyötysuhde, yleensä noin 80-90%, tarkista datalehti).
  • sitten käytät mainitsemasi forumlaa: aika = kapasiteetti / Iavgbat.

Joten sinä on: $$ time = \ frac {capacity} {Iout \ frac {Vout} {Vavgbat}} hyötysuhde $$

Nyt näet lähtöjännitteen kaavassa.

Joten jos kapasiteetti = 3,4Ah, Iout = 400µA ja hyötysuhde = 85%, meillä on:

  • aika = 8670 tuntia (noin vuosi) 3 voltin lähdölle
  • aika = 14450 tuntia (yli puolitoista vuotta) 1,8 voltin lähdölle

Vielä yksi asia : kun otetaan huomioon suuret ajat, mielestäni sinun on otettava huomioon paristojen itsepurkautuminen (tai vuotovirta), joka voi olla merkittävä. Valitettavasti en nähnyt sitä mainittavan paristojen tietolomakkeessa.


Lisätietoja : Missä Iavgbat = ( Iout * Vout / Vavgbat ) / hyötysuhde -kaava on peräisin?

Se johtuu siitä, että DC-DC-muunnin, toisin kuin lineaarinen säädin, pystyy tuottamaan (melkein) niin paljon tehoa kuin se saa tulostaan. Joten Pin = Pout / tehokkuus . Jos sanomme Pin = Vavgbat * Iavgbat ja Pout = Vout * Iout , voimme saada yllä olevan kaavan.

Päinvastoin, lineaarisella säätimellä jännite putoaa ilman seurauksia tulo- / lähtövirralle. Joten Iavgbat olisi yhtä suuri kuin Iout (ei oteta huomioon lepovirtaa), mikä oli alkuperäinen oletuksesi (epätarkka).

hyvin pienillä virroilla muuntimen hyötysuhde voi olla kauhistuttava, vaikka se olisi 85% suuremmalla virralla.Se on mitattava jokaisen muuntimen kohdevirralla.
@Neil_UK Olet oikeassa, OP: n mainitsema 400µA on melko matala, ja tavallisilla kytkinmuuntimilla on huono hyötysuhde näillä tasoilla.Mutta jos korkean hyötysuhteen vaatimus pienellä kuormituksella otetaan asianmukaisesti huomioon, sopivien muuntimien löytäminen ei ole kovin vaikeaa: vain googelda "mikrovirtalähde" ... Sitä paitsi tämä ei ollut oikeastaan vastaukseni.
Marcus Müller
2016-05-30 12:53:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kysymykseni on, miksi jännite ei näy missään akkukestoni laskennassa?

Koska laskelmastasi puuttuu yksi näkökohta.

Voit käytä kahden tyyppisiä jännitesäätimiä:

  • lineaarinen tai
  • alaskytkintila.

Nyt lineaarisesti, energia "Liian" paljon latausta kohti (= Jännitteen fyysinen määritelmä) muuttuu vain lämpöksi (ja myöhemmin menetetään).

Joten, lineaariseen säätimeen menevä virta on suunnilleen sama kuin virtaa käytetään säännellyssä lähdössä. Säätimeen menevä teho on korkeampi kuin siitä ulos tulevan - koska virta on sama, mutta jännite on pienempi.

Kytkentämuuntimilla "tulopuolen" energia tallennetaan , tyypillisesti kelan sisällä olevassa magneettikentässä (mutta pienille tehoillesi halpojen ja pienten kytkettyjen kapasitanssijännitteen säätimien IC: t voivat olla järkeviä myös silloin, kun energia varastoidaan vain sähkökenttään).

Sitten varastoidusta energiasta "syntyy" vain niin paljon jännitettä kuin tarvitaan.

Tämä tarkoittaa, että säätimessä kulkeva teho on sama kuin ulos tuleva teho (lukuun ottamatta 100%: n hyötysuhdetta), mikä tarkoittaa että jos esimerkiksi puolet jännitteestä säätimessäsi, säädin vetää vain puolet sen toimittamasta virrasta!

Nyt on kysymys, jos kaikki moduulisi tukevat laajaa tulojännitealuetta, se tarkoittaa heillä kaikilla on integroidut syöttösäätimet. Jos nämä ovat lineaarisia, olet todennäköisesti oikeassa käyttämässä kytkintilan alaskytkentämuunninta tehokkuuden parantamiseksi. Jos nämä moduulit sisältävät kytkinmoodin virtalähteitä, sinun ei pitäisi käyttää omaa säätimiä - on hyvin todennäköistä, että säätimien kaskadi on vähemmän tehokas kuin pelkästään integroitu.

Guill
2016-06-03 04:13:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Muuntimen hyötysuhteesta riippumatta (tai olettaen 100%) akun jännitettä käytetään laskemaan akun kapasiteetti (mah). Tarkemmin sanottuna käyttökelpoinen jännitehäviö , 1,4 V ( 4,2 V - 2,8 V).

Erityisessä käyttökohteessasi jännitehäviösi on vain 1,2 V (4,2 - 3,0) ja todellinen hyötysuhde saattaa olla 90%. Keskimääräinen nykyinen virrasi on kuitenkin vain 400uA, mikä yleensä pidentää aikaa, joten noin vuoden vastauksesi tuntuu oikealta.



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...