Способы соединения элементов питания.
При питании радиоаппаратуры от батареек и аккумуляторов полезно знать распространённые схемы соединения батарей и аккумуляторов. Дело в том, что каждый вид батареек имеет допустимый разрядный ток.
Разрядный ток – наиболее оптимальное значение тока, который потребляется от батареи. Если потреблять от батарейки ток, превышающий разрядный, то надолго этой батарейки не хватит, она не сможет полностью отдать свою расчётную мощность.
Наверное, замечали, что для электромеханических часов используются “пальчиковые” (формата АА) или “мизинцевые” (формата ААА) батарейки, а для переносного лампового фонаря батарейки побольше (формат R14 или R20), которые способны отдать значительный ток и имеют большую ёмкость. Размер батарейки имеет значение!
Иногда требуется обеспечить батарейное электропитание прибора, который потребляет значительный ток, но стандартные батареи (например R20, R14) не могут дать необходимый ток, он для них выше разрядного.
Что делать в этом случае?
Ответ прост!
Необходимо взять несколько однотипных батареек и соединить их в батарею.
Параллельное соединение элементов питания.
Так, например, если необходимо обеспечить значительный ток для аппарата применяют параллельное соединение батареек. В таком случае общее напряжение составной батареи будет равно напряжению одного элемента питания, а разрядный ток будет во столько раз больше, сколько батареек применяется.
На рисунке составная батарея из трёх 1,5 вольтовых батареек G1, G2, G3. Если учесть, что среднее значение разрядного тока для 1 батарейки формата АА 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), то разрядный ток составной батареи составит 3 * 7,5 = 22,5 mA. Вот так, приходится брать количеством.
Последовательное соединение элементов питания.
Бывает, что необходимо обеспечит напряжение 4,5 – 6 вольт, применяя батарейки на 1,5 вольта. В таком случае нужно соединить батарейки последовательно, как на рисунке.
Разрядный ток такой составной батареи составит значение для одного элемента, а общее напряжение будет равно сумме напряжений трёх батареек. Для трёх элементов формата АА (“пальчиковых”) разрядный ток составит 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), а суммарное напряжение – 4,5 Вольт.
Итак, подведём итоги.
Если необходимо обеспечить значительный ток, то применяется параллельное соединение элементов питания. Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для параллельно составленной батареи питания:
I=IG1* N — общий разрядный ток параллельно составленной батареи.
где N – количество однотипных элементов питания.
IG1 – разрядный ток одного элемента питания.
U=UG1 — общее напряжение параллельно составленной батареи.
где UG1 – напряжение одного элемента питания.
Понятно, что никакого выигрыша по напряжению при параллельном соединении мы не получим.
Если требуется обеспечить напряжение в разы большее напряжения отдельного элемента питания, то применяется последовательная схема соединения.
Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для последовательно составленной батареи питания:
U=UG1* N — общее напряжение последовательно составленной батареи.
I=IG1 — общий ток последовательно составленной батареи.
В таком случае мы получаем выигрыш по напряжению.
А как быть, если необходимо получить выигрыш и по напряжению и по току? Тогда применяется смешанное соединение элементов питания.
Взгляните на рисунок, думаю, Вам всё станет понятно.
При таком соединении составная батарейка из 6 элементов типоразмера АА обеспечит напряжение 4,5 Вольт и разрядный ток на нагрузке в 200 Ом – 2
Рассчитывается всё довольно просто. Сначала, вычисляем напряжение на 3 последовательно соединённых элементах одного из плеч.
Ток последовательно соединённых элементов будет равен току одного элемента.
Далее складываем токи каждого плеча из трёх элементов. В данном случае у нас два плеча. Напряжение параллельно соединённых элементов равно напряжению одного элемента. Здесь 3 последовательно соединённых батарейки представляют как бы один элемент питания на 4,5 Вольт.
В радиолюбительской практике не всегда необходимо вычислять разрядный ток, так как потребляемый приборами ток, как правило, нестабилен, всё зависит от режима работы конкретного аппарата.
Понятно, что магнитола потребляет больший ток в режиме воспроизведения, нежели в режиме прослушивания радио. В режиме воспроизведения ток потребления возрастает из-за работы двигателя протяжки ленты, тогда как в режиме радио необходимо лишь усилить принятый сигнал.
Необходимо просто правильно оценивать токовую нагрузку на составную батарею, ведь некоторые приборы могут потреблять значительный ток и в таких случаях можно добавить пару дополнительных элементов питания.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
Конструкция, особенности и области применения герметичных кислотно-свинцовых аккумуляторов
Как собрать многофункциональную розетку для мастерской радиолюбителя?
Простые правила электробезопасности, которые должен знать каждый начинающий радиолюбитель.
Преобразователь напряжения 5 Вольт 8 Ампер с четырьмя USB выходами
Решил заказать на пробу разных недорогих платок преобразователей и сегодня обзор первой из них. Собственно ничего необычного, обычный преобразователь, даже без QC, зато с выходной мощностью до 40 Ватт.Я уже как-то писал, что заказываю для товарища разные полезные вещи, и выкладывал обзоры этих вещей. Но так как иногда обзоры задерживаются по ряду причин, то чтобы было удобнее, я решил попутно заказывать себе 1-2 штуки этих товаров просто для пробы, если они конечно мне интересны.
Так было и в этот раз, заказ изначально был на 10 плат, я же заказал 10+1 для себя.
В описании заявлялось что это преобразователь напряжения, без гальванической развязки, со входным напряжением 8-35 Вольт и выходным 5 Вольт с током до 8 Ампер.
На сторону противоположную USB разъемам вынесен входной разъем и клеммник, на который разведены входные клеммы и выходные. Т.е. данный преобразователь можно использовать и без подключения к USB выходам, что иногда может быть полезно.
На второй стороне соответственно 4 USB гнезда, разделенные на две пары. Разъемы поначалу были очень тугими, но после 2-3 подключений пришли в норму.
Сверху находится пара транзисторов (преобразователь с синхронным выпрямлением) со стертой маркировкой, силовой дроссель, а также четыре конденсатора 220мкФ 35 Вольт.
Так как выходной ток уже довольно приличный, то дроссель намотан не обычным проводом, а медной шиной для повышения КПД и соответственно уменьшения нагрева.
Снизу все остальные компоненты, предохранитель, транзистор защиты от переполюсовки, контроллер, защитные супрессоры.
Схемотехника приятно порадовала, здесь помимо предохранителя есть нормальная защита от переполюсовки питания, реализованная не на диоде, а на полевом транзисторе, я уже как-то рассказывал принцип ее работы.
Также радует наличие керамических конденсаторов по линиям питания и два супрессора установленные параллельно выходу 5 Вольт, предназначенные для защиты нагрузки в случае пробоя силовых транзисторов. Конечно такая защита не дает 100% гарантии, но шанс выживаемости увеличивает.
По выходу стоят контроллеры, которые подбирают напряжение на линиях данных USB чтобы нагрузка могла взять максимальный ток. Это не QC, но тем не менее совместимость с различными потребителями становится выше. Тем более что QC в преобразователе с более чем одним выходом требует наличия соответствующего количества преобразователей.
Отмечу что параллельно силовым контактам USB разъемов также стоят керамические конденсаторы.
Но мало того, производитель для повышения надежности, а точнее — устойчивости к внешним воздействиям, покрыл плату резиноподобным компаундом, что встречается крайне редко.
Подключаем блок питания, при этом о наличии напряжения на выходе сигнализирует небольшой красный SMD светодиод, при необходимости можно заменить его на обычный, рядом есть соответствующие отверстия.
1. Выходное напряжение 5.28 Вольта, что немного превышает допуск по стандарту, составляющий 4.75-5.25 Вольта, но не сильно и думаю что не критично.
2. Поддерживается несколько режимов эмуляции. Но что любопытно, при первых тестах один выход стабильно отображал режим QC 5 Вольт, но когда я начал через время готовить обзор и повторил тесты, то больше такого не встречал…
4. Зато при попытке подключить китайский UMIdigi без проблем получил 2-2.18 Ампера, хотя мое привычное зарядное вообще не хочет его нормально заряжать.
Нагрузочный тест показал две вещи:
1. Хорошую стабилизацию напряжения, в диапазоне от нулевого тока до максимальной нагрузки напряжение падает всего на 60-70мВ. Нагрузка и измерение производилось на клеммнике, а не USB разъеме.
2. 8 Ампер это максимальный выходной ток, дальше срабатывает защита, причем иногда защита срабатывала и при меньшем токе, например при тех же 8 Ампер.
Для измерения уровня пульсаций использовался все тот же «стенд», правда в этот раз произошли некоторые изменения. Для уменьшения количества помех от измерительных приборов я питал нагрузку от трансформаторного БП.
Кроме того, так как ко мне едут две новые нагрузки, то в планах потом мою основную доработать, перенеся ее в другой корпус, установив там трансформаторный блок питания, а не импульсный и кроме того добавив гальваническую развязку интерфейса подключения к компьютеру. Данные доработки должны убрать образование возможных земляных петель.
А вот пульсации я бы не назвал маленькими, основные, которые сложнее погасить, составляют 180мВ в любом режиме.
Есть пульсации в виде «иголок», которые легче гасить, но которые зависит от тока нагрузки и которые имеют заметно больший размах.
Напряжение питания здесь 12 Вольт.
Тот же тест, те же режимы, но входное напряжение 24 Вольта.
Собственно ничего кроме размаха пульсаций «иголок» не изменилось. Я бы в качестве простой доработки рекомендовал увеличить емкость выходных конденсаторов.
Выше на фото видно, что земля щупа осциллографа подключена проводом, а не пружинкой, что дает некоторое искажение результатов теста. Но так как разница в данном случае не очень велика, то я ею пренебрег.
Нагрев проверялся в трех режимах, с током нагрузки 2.5, 5.0 и 7.5 Ампера, первый тест был минут 10-15, дальше можно увидеть по таймингу тепловизора.
В общем 7.5 Ампера преобразователь держит уверенно, греется не очень сильно, но в компактную закрытую коробочку я бы не стал его ставить, так как возможен перегрев.
Измерение КПД. Попутно измерил ток потребления без нагрузки, при обоих вариантах входного напряжения он одинаков и составляет 40мА.
При входном напряжении 12 Вольт КПД лучше на малых токах нагрузки, при 24 Вольта на больших, собственно это видно на графике.
В качестве резюме могу сказать, что преобразователь очень понравился, единственное нарекание, которое у меня есть, это к уровню пульсаций, в остальном как по мне, то все отлично, как качество изготовления, так и наличие защит, стабильность выходного напряжения, схемотехника, особенно с учетом цены. На мой взгляд вещь весьма полезная для радиолюбителя.
На этом у меня все, надеюсь что обзор был полезен.
Напряжение— увеличение с 3,3 В до 5 В
спросил
Изменено 5 лет, 5 месяцев назад
Просмотрено 22к раз
\$\начало группы\$ Я новичок в более продвинутой электронике (раньше я возился с некоторыми ардуино), и мне интересно, как я могу получить питание 3,3 В от источника питания 5 В.
Я читал и видел кое-что об использовании операционных усилителей, но я понятия не имею, как бы я их использовал, и все остальное с резисторами, кажется, просто понижает напряжение.
Итак, как мне просто повысить напряжение с 3,3 В до 5 В?
- напряжение
- операционный усилитель
Если вы хотите повысить напряжение с 3,3 В до 5 В, вам понадобится повышающий преобразователь , если у вас уже есть источник более высокого напряжения и вам нужно увеличить сигнал с 3,3 В до 5 В, вам нужен усилитель .
Судя по вашему вопросу, вам нужен первый вариант. Это не самые простые схемы, но вы можете найти готовые и протестированные модули.
\$\конечная группа\$ \$\начало группы\$ Для повышения напряжения питания с 3,3 В до 5 В следует использовать0043 повышающий преобразователь или также называемый повышающим преобразователем .
Вот пример готового модуля с ebay:
Такая схема обычно используется в повербанке для повышения напряжения аккумулятора (между 3,6 В и 4,2 В) до 5 В для USB.
Вы также можете купить отдельный чип и спроектировать печатную плату самостоятельно, но это некоторая работа. Кроме того, разводка печатной платы и выбор компонентов имеют решающее значение, вы действительно должны следовать рекомендациям в таблице данных (при условии, что они есть). На практике гораздо проще просто получить готовый модуль. Часто это намного дешевле, особенно для любителей, которым они не понадобятся в больших объемах.
Обратите внимание, что если вы потребляете, например, 100 мА со стороны 5 В, это 0,5 Вт, на вход 3,3 В вам также необходимо подавать не менее 0,5 Вт, так что, по крайней мере, 0,5 Вт / 3,3 В = 151 мА. Это исключает потери мощности в повышающем преобразователе, поэтому на практике требуется около 170 мА.
\$\конечная группа\$ 4 \$\начало группы\$ Здесь есть два возможных ответа, в зависимости от ситуации.
- У вас есть шина питания на 3,3 В, и вам нужна шина на 5 В при некотором токе. В этом случае вам нужен повышающий преобразователь, примеры уже приведены.
- У вас есть источники питания 3,3 В и 5 В, и вам просто нужно переместить сигнал из области 3,3 В в область 5 В, скажем, у вас есть процессор, выдающий логику 3,3 В, но вам нужна логика 5 В для какой-то части, питаемой 5 В. В этом случае вам нужен переключатель уровней, что-то вроде SN74AVCh5T245 делает это (есть варианты с разным количеством линий данных).
Это также тот случай, когда у вас есть только 3,3 В в качестве источника питания И 3,3 В логики, и вам необходимо как питание, так и подача данных на 5-вольтовую часть, и в этом случае вы делаете оба вышеперечисленных действия.
Я хотел бы отметить, что для части 3,3 В, когда вам нужно управлять входом из домена 5 В, могут работать последовательные резисторы и фиксирующие диоды или делитель напряжения, если скорость достаточно низкая.
Поскольку этот сайт посвящен конструкциям, я бы порекомендовал приведенную ниже схему для небольшого выхода 200 мА, 5 вольт от входа 3,3 вольта: —
Если вам нужно больше выходной мощности, то существует множество повышающих преобразователей, которые могут выдавать усилители на выходе.
Все обычные поставщики (такие как TI и т. д.) могут предоставить аналогичные предложения, и как Linear technology, так и TI имеют очень хорошие поисковые системы, которые позволяют вам вводить входные параметры и получать рекомендации по подходящим устройствам.
\$\конечная группа\$ 3 \$\начало группы\$Очень простой способ сделать это примерно так:
http://www.ti.com/product/ptn04050c
Я говорю что-то вроде, потому что это зависит от того, какой именно ток при 5 В вы хотите и хотите ли вы более дорогое готовое решение или создать что-то самостоятельно.
Если этот модуль не обеспечивает достаточной мощности, есть много модулей, которые вы найдете в таких местах, как RS, Farnell, Mouser и т. д., после небольшого исследования.
Если вы посмотрите на регуляторы/преобразователи наддува, вы найдете множество информации в Интернете о том, как они работают. У TI (среди прочего) есть несколько отличных инструментов для ввода и вывода требований, предложения деталей и предоставления вам схем, если вы хотите сделать это самостоятельно. Наряду с таблицами данных, дающими советы по компоновке, эти инструменты действительно хороши и практичны.
\$\конечная группа\$двигатель — питание 3,3 В от зарядного устройства для телефона 5 В
\$\начало группы\$Для проекта, над которым я работаю, мне нужен источник питания 3,3 В для подачи питания и тока для 14 мини-вибрационных двигателей, работающих от 3,3 В. Каждый двигатель рассчитан на 85 мА, поэтому мне нужно обеспечить ~ 1,2 A.
Регулятор напряжения, подобный этому, может выдавать ток до 800 мА, поэтому я думаю, что это не лучший выбор.
Я думал об использовании делителя напряжения и схемы повторителя напряжения на операционном усилителе LM358. Что вы думаете об этом решении? Вот моя схема для этого:
С этой схемой выходное напряжение на контакте 1 LM358 будет зафиксировано на уровне ~ 3,3 В, а ток будет таким, какой может обеспечить зарядное устройство телефона (?), поэтому, если мой заряд телефона рассчитан на 5 В с 2 Смогу ли я подать на двигатели почти 2 А тока?
Полная схема здесь:
- двигатель
- регулятор напряжения
- делитель напряжения
Один из вариантов может заключаться в том, чтобы просто использовать два регулятора 800 мА, на которые вы все уже ссылались, а затем запустить 14 двигателей в 2 банках по 7? Каждый банк из 7 должен привлечь 595 мА.
Еще один вариант — найти понижающий модуль на 3,3 В с более высоким выходным током, например такой или даже такой.
Ваша схема не работает. Эти операционные усилители используются для сигналов или очень слабых нагрузок. Они не могут обеспечить достаточный ток для двигателей.
Если вам явно не нужно сложное решение, я бы порекомендовал просто добавить сопротивление 20 Ом в серию с каждым двигателем и подать на них 5В. При 85 мА каждый резистор будет рассеивать около 150 мВт. Резисторы мощностью 250 мВт или даже 500 мВт распространены и дешевы.
\$\конечная группа\$ 4 \$\начало группы\$Это не сработает.
Операционный усилитель LM358 может выдавать только несколько десятков миллиампер, поэтому он не может управлять даже одним двигателем.
\$\конечная группа\$ 5 \$\начало группы\$ Если вам необходима схема на операционном усилителе, используйте силовое устройство, такое как OPA548, обеспечивающее достаточный ток.
Вам действительно, действительно, действительно необходимо питать эти двигатели от регулируемого источника?
Не думаю.
- Скорее всего, двигатели потребляют немного больше тока при запуске. Если вы включите их сразу, вы получите пусковой ток намного больше, чем 1,2 А. Вам понадобится большой-большой конденсатор или более качественный источник питания или какая-то логика, чтобы они не запускались вместе.
- Скорее всего, двигатели не имеют очень жестких характеристик, поэтому частота и амплитуда вибрации варьируются между предметами, даже когда напряжение фиксировано.
Короче говоря, используйте резисторы 20 Ом последовательно с двигателями и подайте на них 5,0 В напрямую.
- Пусковой ток ограничен до 250 мА (может быть меньше, в зависимости от неизвестных свойств двигателя)
- простой
- , вы можете изменить сопротивление, чтобы получить более низкую частоту или более высокую отказоустойчивость.
