Augmentez la tension ou diminuez la tension lorsque vous utilisez des piles?
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Lorsque vous utilisez des batteries pour entraîner une charge via un régulateur de tension, est-il préférable d'augmenter la tension de deux batteries en parallèle ou de diminuer la tension de deux batteries en série? S'il n'y a pas de réponse absolue, existe-t-il une règle générale (ou un ensemble de règles) pour décider quelle est la meilleure pour une situation particulière?
Y a-t-il des cas intéressants où un type de circuit particulier dépasse la tendance? (jeu de mots non destiné)
L'utilisation d'un convertisseur élévateur offre l'avantage de pouvoir utiliser des batteries partiellement épuisées dont la tension de sortie tombe en dessous de la tension de fonctionnement de votre appareil, mais offre les inconvénients d'exposer l'appareil à des dommages si la tension de la batterie dépasse le niveau attendu (par exemple si votre appareil de 3,3 volts fonctionne avec deux piles AA et possède une prise d'alimentation de 3 volts dans laquelle quelqu'un branche une alimentation de 5 volts), et d'augmenter le tirage de la batterie à mesure que les piles s'épuisent (ce qui augmente à son tour les risques que les piles rechargeables seront endommagées ou les piles non rechargeables "fuiront" (c'est-à-dire suinteront des produits chimiques corrosifs). En outre, pour le meilleur ou pour le pire, les appareils continueront généralement à fonctionner normalement à mesure que les piles vieillissent, jusqu'à ce qu'elles atteignent soudainement une point où ils ont complètement arrêté.
L'utilisation d'un convertisseur abaisseur offre une plus grande immunité aux surtensions d'entrée et entraînera une baisse de la tension qui est envoyée au circuit principal une fois que la tension de la batterie a trop baissé. Dans de nombreux cas, cela entraînera un dysfonctionnement de l'appareil à mesure que les batteries vieillissent - parfois une bonne chose, et parfois une mauvaise. Un tel comportement peut être une mauvaise chose si l'appareil devient inutile dès que ses performances commencent à se dégrader, mais peut être une bonne chose si l'appareil reste quelque peu utile et si un utilisateur ne souhaite pas avoir à changer les piles à des moments inattendus.
S'il s'agit d'une puissance plus élevée, un abaissement a l'avantage de maintenir le cuivre nécessaire beaucoup plus bas jusqu'au dernier moment avant la charge.
Kortuk
@Kortuk: À des niveaux de puissance très élevés, l'utilisation de tensions plus élevées peut réduire les pertes résistives dans le câblage, mais je doute que ce soit un facteur pour les applications alimentées par des batteries "grand public". Je suppose que ma réponse aurait peut-être dû mentionner que connecter des batteries directement en parallèle n'est souvent pas une bonne idée, même si j'ai vu des produits de consommation le faire (par exemple, une petite lumière qui pourrait utiliser deux ou quatre piles AA, qui a déclaré que l'utilisation de quatre de nouvelles piles AA offriraient plus de deux fois la durée de vie de deux nouvelles piles AA, mais pèsent plus). Je me demande si ...
supercat
... y a-t-il des puces d'alimentation en mode abaisseur qui seraient conçues pour accepter de l'énergie provenant de plusieurs entrées, de manière à se comporter de la même manière que de les "mettre en diode", mais sans la chute de diode supplémentaire? Si l'on utilisait un mosfet sur chaque source d'alimentation, une telle alimentation pourrait être tout aussi efficace qu'une connexion directe lorsque deux jeux de batteries étaient appariés, mais ne laisserait pas le courant passer d'un ensemble à un autre (ce qui pourrait être dangereux) lorsqu'ils ne l'étaient pas. En y réfléchissant, une telle alimentation pourrait être particulièrement avantageuse si elle était conçue pour tirer l'énergie de la pire batterie, au point, avant de l'utiliser ...
supercat
... le meilleur. Un appareil qui utilisait deux batteries de cette manière pourrait informer l'utilisateur lorsqu'un jeu était épuisé, permettant à l'utilisateur de remplacer cet ensemble à loisir pendant que l'appareil restait fonctionnel. De plus, alors que la plupart des appareils offrent aux utilisateurs le choix entre remplacer les piles alors qu'il leur reste de la vie utile, ou avoir un appareil devenu non fonctionnel en raison de piles mortes, un appareil qui se concentre sur les piles les plus faibles permettrait aux utilisateurs d'obtenir tout la durée de vie utile des piles avant leur remplacement.
supercat
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Ne mettez pas les piles en parallèle. Leur niveau de charge et leur comportement en tension ne sont pas identiques s'ils sont du même modèle. Cela est dû au processus de fabrication.
Si vous les connectez en parallèle, votre conception impose que leurs tensions soient égales. Lorsque la conception est désactivée, la batterie avec la tension la plus élevée se décharge dans celle avec la tension la plus basse. Si la technologie de batterie choisie ne permet pas la recharge, cette énergie est perdue. Après un certain temps, la tension sera égale et la perte d'énergie s'arrêtera. Mais si une perturbation externe se produit, telle qu'une augmentation de la température, la tension des cellules de la batterie différera à nouveau et une partie de l'énergie sera perdue.
C'est pourquoi vous ne devez jamais connecter des cellules de batterie en parallèle. Et si vous inversez l'ingénierie des appareils alimentés par batterie, ils sont toujours connectés en série.
Aucune conversion échelonnée n'est préférable pour les charges lourdes. Obtenez une correspondance pour la batterie et la charge pour des pertes plus faibles. Les charges de tension généralement plus élevées permettent d'économiser sur les pertes de cuivre et sur le cuivre en cas de distribution électrique longue distance.
Pour une redondance, le fonctionnement des cellules parallèles est meilleur. La batterie plus puissante fournit plus de puissance jusqu'à ce qu'elle corresponde à la batterie plus faible. Cependant, en série, la batterie plus faible limite toujours la puissance.
À moins que la tension des cellules de la batterie ne soit trop faible pour une conversion efficace, considérez deux cellules de 7,6 V avec des caractéristiques différentes montrées par l'ESR pour chacune. En utilisant des charges de puissance adaptées, notez que l'agencement en série donne une puissance inférieure à la charge car la cellule plus faible (ESR plus élevée) réduit la puissance disponible pour la charge.
Notez également que cela ne s'applique qu'aux piles rechargeables qui égalisent la tension pendant la charge. Les cellules primaires ne seraient pas utilisées de cette façon car elles se déchargeraient les unes contre les autres. Usure des batteries avec un ESR plus élevé et une capacité A-h inférieure. Lorsque les batteries ont une puissance très élevée et une faible capacité ESR, des résistances externes et pour une disposition en shunt et une dérivation pour une disposition en série sont nécessaires pour les protéger. Les cellules de batterie sont généralement assorties d'une tension de << 2% pour un bon fonctionnement dans n'importe quelle matrice, série ou parallèle.
Bien qu'elle soit plutôt anémique, cette réponse semble avoir du sens pour moi. Quelqu'un se soucie-t-il de savoir pourquoi il a été rejeté?
Polynôme
Peut-être que si l'on a pris soin de faire correspondre les caractéristiques et l'âge des cellules des batteries et d'empêcher la tension inverse des cellules lors d'un drainage intensif, le fonctionnement en série est acceptable. Certaines substances chimiques de la batterie telles que le plomb-acide vieillissent plus rapidement lorsque cela se produit. Le fonctionnement en parallèle offre une redondance, puis trouvez un moteur qui fonctionne sur cette tension. Si cela n'est pas possible, l'utilisation d'un inductance LOW ESR (inférieure à MOSFET) qui est à nouveau inférieure à l'ESR de l'enroulement du moteur est un bon critère de conception.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Dans de nombreux cas, il est difficile, voire impossible, d'adapter la tension de la batterie aux exigences d'alimentation. Par exemple, de nombreuses puces nécessitent une tolérance de 5% ou 10% sur les rails et les batteries varieront davantage que celles entre complètement chargées et complètement déchargées. Vous assumez également une lourde charge, alors que l'OP ne l'a pas mentionné. Je n'ai pas fait le downvote, mais c'est justifié dans ce cas.
Ma suggestion était que les charges lourdes correspondent à la tension de la cellule qui vient par incréments de 1,2 V pour NiMH. Cela ne devrait pas être difficile à égaler. Si la réglementation est aussi stricte, un LDO donnera la moindre immunité au bruit. Si ce n'est pas aussi serré, cela n'a pas d'importance. Donc, obtenir des batteries à performances aléatoires en série n'est pas une bonne chose car la plus faible régit le courant, donc la mise en parallèle est mon deuxième choix.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Tony, est-ce vraiment toi avec un nouvel enregistrement "Richman"?
Ne mettez pas les piles en parallèle. Leur niveau de charge et leur comportement en tension ne sont pas identiques s'ils sont du même modèle. Cela est dû au processus de fabrication.
Si vous les connectez en parallèle, votre conception impose que leurs tensions soient égales. Lorsque la conception est désactivée, la batterie avec la tension la plus élevée se décharge dans celle avec la tension la plus basse. Si la technologie de batterie choisie ne permet pas la recharge, cette énergie est perdue. Après un certain temps, la tension sera égale et la perte d'énergie s'arrêtera. Mais si une perturbation externe se produit, telle qu'une augmentation de la température, la tension des cellules de la batterie différera à nouveau et une partie de l'énergie sera perdue.
C'est pourquoi vous ne devez jamais connecter des cellules de batterie en parallèle. Et si vous inversez l'ingénierie des appareils alimentés par batterie, ils sont toujours connectés en série.
la source
Aucune conversion échelonnée n'est préférable pour les charges lourdes. Obtenez une correspondance pour la batterie et la charge pour des pertes plus faibles. Les charges de tension généralement plus élevées permettent d'économiser sur les pertes de cuivre et sur le cuivre en cas de distribution électrique longue distance.
Pour une redondance, le fonctionnement des cellules parallèles est meilleur. La batterie plus puissante fournit plus de puissance jusqu'à ce qu'elle corresponde à la batterie plus faible. Cependant, en série, la batterie plus faible limite toujours la puissance.
À moins que la tension des cellules de la batterie ne soit trop faible pour une conversion efficace, considérez deux cellules de 7,6 V avec des caractéristiques différentes montrées par l'ESR pour chacune. En utilisant des charges de puissance adaptées, notez que l'agencement en série donne une puissance inférieure à la charge car la cellule plus faible (ESR plus élevée) réduit la puissance disponible pour la charge.
Notez également que cela ne s'applique qu'aux piles rechargeables qui égalisent la tension pendant la charge. Les cellules primaires ne seraient pas utilisées de cette façon car elles se déchargeraient les unes contre les autres. Usure des batteries avec un ESR plus élevé et une capacité A-h inférieure. Lorsque les batteries ont une puissance très élevée et une faible capacité ESR, des résistances externes et pour une disposition en shunt et une dérivation pour une disposition en série sont nécessaires pour les protéger. Les cellules de batterie sont généralement assorties d'une tension de << 2% pour un bon fonctionnement dans n'importe quelle matrice, série ou parallèle.
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