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设备的动力来源--选择标准和充电器的实现

作者:PushekMadaan,RajivBadiger时间:2013-01-06来源:电子产品世界收藏

  在当今世界里,越来越多的设备正向移动化方向发展,使用效率变得至关重要。工程师最关心的问题就是设备的电流消耗。他们设计出各种不同方法来降低功耗,因为使用寿命越长,产品的市场认知价值也就越高。我们这里要考虑的一个重要问题是本身。根据特定应用选择适当的电池非常重要,因为电池决定着设备在充电间隔之间工作时间的长短,也决定着系统要增加多少重量,材料清单成本(BOM)要增加多少等等。除了电池的选择之外,正确的充电电路设计也非常重要。设计不当就会减少电池使用寿命,甚至导致电池故障(比方说漏电或爆炸)。一旦出现电池故障,必须召回,从而不仅会造成巨大损失,也影响了制造商的声誉。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/140705.htm

  本文将探讨以下问题:

  1. 不同类型的充电电池
  2. 不同类型电池的对比和选择标准
  3. CC-CV充电方法(第二部分)
  4. 采用微控制器的实现方案(第二部分)

  充电电池的种类:

  充电电池形状和大小不一,包括纽扣电池乃至数吨重的巨型电池。充电电池可根据他们的化学性质进行分类。部分最常用的充电电池包括:

  1. (Ni-Cd)电池
  2. (NiMH)电池
  3. 铅酸电池
  4. 电池

  (Ni-Cd)电池:

  电池是市场上最早的电池技术之一,其具有明显的优势,包括成本低,适用于低功耗应用,在恶劣环境下也能保持稳定工作,而且能多次充电等。镍镉电池组在氢氧化钾电解溶液中将氢氧化镍(Ni(OH)2)电极作为阴极(正),将氢氧化镉(Cd(OH)2)作为阳极(负)。  

  单节镍镉电池放电电压为1.2V。这种电池的放电速率平稳,但在末期快速下降,如图1所示,因此难以估算剩余电量。这种电池的优势在于其能够深度放电且不会破坏电池单元。

  除了上述优势之外,镍镉电池也有劣势,导致其市场份额萎缩。一些主要缺点包括:

  • 记忆效应:如果电池部分放电之后反复过度充电,就会丧失储存最大能量的功能,这就叫记忆效应,因此建议精确控制充电或者定期进行深度放电,这样电池才能恢复其容量。不过,我们也必须注意过多的深度放电可能会永久性损坏电池单元。
  • 单元逆变:电池包括许多互联的单元,每个单元在容量上与其它单元略有不同。因此一个单元如果在其它单元之前完全放电,那么其它单元还会迫使电流通过已经放电的单元,这就是所谓的单元逆变,会导致不良且不可逆的化学反应,从而造成单元的永久损坏。
  • 充电过度:充满电时,正极(镍)生成氧气,而负极(镉)生成氢气。这些气体必须适当排出系统,否则就会造成电池工作条件过于危险。为了在密封的镍镉电池中解决这个问题,负极(镉)容量设置较高,这就导致正极在负极之前达到充满状态,因此正极释放的氧气会被负极吸收,发生氧化作用。

  (NiMH)电池:

  电池类似于镍镉电池,也有吸收氢气的负极。镍氢电池相对于镍镉电池而言容量更高,通常用于需要大电流的应用,如数码相机等。大电流应用需要在短时间内提供大量电力。镍氢电池由于其内部电阻较低,因此在这方面表现不错。

  镍氢电池的自放电率最高,通常每月为30%。不过,如果保存期限较长,可用每月自放电率低至2%的低自放电(LSD)镍氢电池。但代价是,低自放电镍氢电池与相同尺寸的标准镍氢电池相比,电池电量更低。


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