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教你如何选择便携式产品的电池

终端用户是否满意其便携式设备的设计,在很大程度上取决于电池的性能。电池的关键指标当然是电池的使用寿命,表面上看这只是一个简单的数值,但它却涉及到许多因素,其中包括:系统负载(满负荷电流的供电时间,待机模式下的供电时间)、电源效率、系统电源管理、电池类型和充电方式等。这些特性之间的相互影响也会影响终端用户的感受,一般情况下,当用户开始注意到电池时,事情就变得比较棘手了!好的产品设计既不需要频繁更换电池(如电视遥控器),也不需要频繁地给电池充电(电动牙刷),它应使电池从用户的眼前“消失”掉,避免用户像关注设备的功能一样关注电池。
工具/原料

MAX1675

步骤/方法
1

碱性电池是不可充电电池,但他们具有极低的自放电率和成本,不需要充电器或交流电源插座。对于功耗较低的应用,碱性电池将是一个很好的选择,但须合理使用,静态电流或休眠电流都必需很低。设计中一个常见的误区是:只关注工作效率,而忽略了“关闭”或“休眠”状态下的电流损耗,即使消耗电池数十微安的电流也会导致电池的频繁更换。

2

镍氢电池成本比锂离子电池低,当产品的使用条件对电池而言不安全时,这种选择 将变得很敏感。对于缺少复杂的充电设计的低成本产品,由于镍氢电池适于完全充满和完全放电的应用,用于将电能完全耗尽的产品比较适合,如:电动工具。另外一种适合镍氢电池的应用是直接替代碱性电池,这得益于镍氢电池具有与碱性电池相同的电压,电池能量耗尽时即从设备上移出电池,然后由外部充电器给电池充电。这种应用在数码相机中比较普遍,但需要用户的频繁干预。

3

电量计量对于在每次使用中不会完全耗尽电量的产品很有用,尤其是数码相机、手 机、PDA 等产品。数码相机不是经常使用的产品,因此,用户很容易忘记给电池充电,而在使用时电量又很重要,如果没有一个好的电量计,数码相机就存在随时没电的危险,为用户造成许多遗憾。

4

碱性电池适合电源电流较低的应用,使用时必需确保极低的静态电流或睡眠电流。 一个常见的电源系统设计错误是只关注产品工作时的效率,却忽略了“关闭”或“睡眠”时的电流。即使浪费几十微安的电流也会造成较大的电量损失,使间歇使用的产品也要频繁更换电池。值得一提的是,这一设计错误现在比几年前更普遍,因为设计中用“软开关”代替了机械开关,而机械开关能完全断开电池。进入软关断模式时,系统仍保持有效状态,只是进入了低电流模式(希望是)。这时的系统损耗将明显降低,因为CMOS 逻辑电路处于静态(无时钟),电流损耗基本为零。但是,实际设计中还须注意上拉电阻等元件还在继续吸收电池电流,不工作的系统单元并没有断电,还会消耗一定的电池能量。通常,没有理由让这样一个系统的关断电流超出几个微安。即使是由1节或两节AA 电池供电的系统,其中需要一个升压型DC-DC 变换器提供逻辑电路的电源电压,如果使用MAX1722升压转换器,也只消耗不到2μA 的电流,比AA 电池的自放电电流还低。

5

决定一个系统是否必需使用MOSFET 来切换电源,最好对二极管导通压降、MOSFET 导通压降和电池电压进行比较,把压降与电池电压的比值看作效率损失。例如,把一个正向压降为350mV 的肖特基二极管用来切换Li+电池(标称值3.6V),损失则为9.7%如果用来切换两节AA 电池(标称值2.7V),损失为13%。在低成本设计中,这些损失可能还可以接受。但是,当使用了高效率的DC-DC 时,就要权衡DC-DC 的成本和把二极管升级为MOSFET 带来的效率改善的成本。

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