中電池特性分析及設(shè)計(jì)方案分享

大家好，小科來為大家解答以上問題。中電池特性分析及設(shè)計(jì)方案分享這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、帖子中討論的其他部分：TPS63802

2、作者：郭貝蒂

3、現(xiàn)在，越來越多的智能傳感器被添加到智能樓宇自動(dòng)化中，例如智能貓眼、門鈴、便攜式攝像頭和煙霧探測(cè)器。

4、這些產(chǎn)品通常由電池供電，如常見的18650鋰電池和AA干電池。

5、那么，在電池供電的產(chǎn)品中，如何設(shè)計(jì)合理的供電方案或者如何延長電池的使用壽命是關(guān)鍵問題。

6、文章將首先分析常用電池的特點(diǎn)，然后以可視門鈴為例提供技術(shù)設(shè)計(jì)方案。

7、1.不同電池的特性分析

8、在產(chǎn)品中，常用的電池類型主要是干電池和鋰電池。

9、鋰電池分為18650圓柱電池、鋰聚合物、鎳氫電池等。

10、由于電池電壓會(huì)隨著電池的使用而降低，這就對(duì)后期電路設(shè)計(jì)提出了要求。

11、以下是這三種鋰電池的特點(diǎn)：

12、電池類型18650圓柱形電池鋰聚合物鎳氫電池

13、特點(diǎn)-高能量密度。

14、-工作電壓平臺(tái)高。

15、-長循環(huán)壽命。

16、-自放電小-重量友好，體積薄，容量密度高。

17、-良好的充電和放電特性。

18、-沒有記憶效應(yīng)

19、-低成本

20、-良好的快速充電特性。

21、-壽命長，無記憶效應(yīng)

22、-寬工作溫度范圍

23、無論什么類型的鋰電池，其放電特性和功率曲線基本相同。

24、圖1是鋰電池在不同放電速率下電壓與功率的關(guān)系曲線。

25、圖1不同放電速率下鋰電池電壓與功率的關(guān)系

26、從圖1可以看出，電池電壓與電量的關(guān)系隨著放電速率的不同而不同，也與工作溫度有關(guān)。

27、因此，不可能根據(jù)電池的電壓來判斷電池是否有電。

28、正常情況下，當(dāng)鋰電池電壓降至3V時(shí)，電池基本沒有剩余電量。此時(shí)，即使使用升壓芯片，也無法為負(fù)載提供足夠的能量。

29、同時(shí)，下圖2顯示了不同負(fù)載下電池電壓與功率的關(guān)系。

30、在不同的負(fù)載條件下，相同的電池電壓下，電池剩余電量會(huì)有很大的差距。

31、SOC(充電狀態(tài))是鋰電池中可用電能的狀態(tài)，通常用百分比表示。

32、相對(duì)充電狀態(tài)的范圍為0%-100%，電池充滿電時(shí)為100%，完全放電時(shí)為0%。

33、負(fù)載分為脈沖電流和連續(xù)電流。在脈沖電流和持續(xù)電流放電的情況下，電池的放電曲線會(huì)有所不同。比如MCU、Sub-1G負(fù)載啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生脈沖電流，LED產(chǎn)生持續(xù)電流等。

34、圖2不同負(fù)載下電池電壓與功率的關(guān)系

35、另一種廣泛使用的電池是紐扣電池和干電池。

36、普通堿性扣式電池的標(biāo)稱電壓為1.5V，鋰的扣式電池為3 V，干電池的工作電壓為0.7V~1.5V，當(dāng)電池放電至0.7V以下時(shí)，將無法正常工作。

37、同時(shí)，其恒流放電曲線也與外界環(huán)境因素有關(guān)。

38、從上面兩張圖可以看出，以3V系統(tǒng)為例，對(duì)于紐扣電池，當(dāng)電池電壓降至2.5V時(shí)，電池仍有系統(tǒng)可用的剩余電量。

39、但由于電池電壓太低，無法提供足夠的電壓，為了進(jìn)一步延長電池的使用壽命，需要升壓2.5V，以滿足系統(tǒng)的工作水平。

40、2.電源設(shè)計(jì)和應(yīng)用示例

41、考慮到目前電池供電的產(chǎn)品中，通常采用無線數(shù)據(jù)傳輸，如WIFI藍(lán)牙。

42、如上所述，當(dāng)通信設(shè)備瞬間啟動(dòng)時(shí)，大的啟動(dòng)電流(通常是1A~2A)會(huì)瞬間拉低電池電壓。

43、當(dāng)電池電壓過低時(shí)，后面的電源芯片進(jìn)入U(xiǎn)VLO，系統(tǒng)停止工作。

44、結(jié)合以上對(duì)電池電壓和電量應(yīng)用的分析，在設(shè)計(jì)電源時(shí)可以采用升降壓芯片來滿足常見的應(yīng)用。

45、結(jié)合電池低功耗的需求，需要低靜態(tài)電流的IC，通常為nA /uA級(jí)別。

46、WIFI/BLE結(jié)合，包括揚(yáng)聲器和LED，會(huì)需要很大的工作電流，一般在1A~2A左右。

47、TPS63802，一款具有低Iq和2A輸出的升降壓芯片

48、TPS63802是一款靜態(tài)電流為11uA 2A的升降壓芯片，輸入電壓范圍為1.3V~5.5V，可以覆蓋產(chǎn)品的大部分應(yīng)用，幫助用戶進(jìn)一步縮小設(shè)計(jì)體積。

49、根據(jù)TI的參考設(shè)計(jì)，整體設(shè)計(jì)尺寸可以縮小到~ 28 mm，詳情請(qǐng)參考TI官網(wǎng)，TPS63802技術(shù)資料。

50、支票

本文到此結(jié)束，希望對(duì)大家有所幫助。