前期回顧
各種電池分類詳解、電池參數大揭密
電池內阻和放電電流:
電池的放電電流不是無限大, 很多電池不能大電流放電。
電池都有內阻, 內阻大的電池, 大電流放電的時候電壓就會降低的比較多, 如果低於硬體的工作電壓了, 系統就會斷電重啟。 因為電池放電的時候電流也會流過電池內部這個等效電阻, 電阻乘以電流就是壓降。
因此, 需要瞭解硬體電路的功耗, 根據功耗需求來選擇合適的電池。
可充電電池的內阻普遍比較小, 例如5號鎳氫電池的內阻一般在0.02Ω左右,
不可充電的電池內阻普遍要大一些, 普通5號鹼性電池的內阻一般在0.1Ω上下, 鋰錳紐扣電池的內阻可達100Ω級別。
普遍規律是, 電池容量大, 內阻就小, 電池容量小, 內阻就大。
內阻大了, 大電流放電的時候電壓降就會很大, 降到系統無法工作的狀態。 這個問題在鋰電池上不容易遇到, 但是在一次性電池上經常會遇到。 例如給玩具車用的5號鹼性電池, 車子都跑不動了, 拿出來給遙控器用依然可以繼續用一段時間。 就是因為玩具車馬達的電流很大,
同樣, CR2032紐扣電池的標稱持續工作電流才2mA, 如果工作在5mA的時候, 電壓降可以超過0.5V, 本來一個3V的電池瞬間掉到2.5V, 就可能導致系統斷電。
電池使用特別注意:
通常單片機類的MCU的工作電流只有幾十毫安培, 很多人在設計硬體的時候不太考慮電池壓降問題。 但有一個特定的應用一定要小心:2G模組。 2G模組(GSM模組)大量應用在小資料通信的場景, 例如遠端抄表、共用單車、遠端門鎖、遠程採集等。
2G模組工作的持續電流不大, 平均下來最多200-300mA, 但是瞬間電流特別大, 可以達到2A。 如果設計的時候不考慮好供電和穩壓, 在一次性電池的場景中很容易導致模組斷電, 甚至系統斷電。 容量型鋰亞電池一定是扛不住的,
相對充放電電流:1C
電池的充放電電流有一個相對值, C。 1C就是一個小時把電池充滿或者放光。 一個1000mAh的電池, 1C的概念就是用1A充電或者放電。 如果是2C, 就是1/2小時充滿或者放光, 相當於用2A充電或者放電。
為什麼需要這個相對值呢? 用1A的電流給5000mAh的電池充電需要5小時, 但給200mAh的電池充電只需要12分鐘。 可想而知5小時充滿的時候, 電池內部的化學變化速度比12分鐘的要慢的多了, 因此需要1C這個相對值來判斷電池內部化學變化的速度。
如果速度太快了, 例如上述5C充電, 很容易導致電池永久損壞甚至起火。 一般推薦1C充電, 最大不超過2C。
這也就是為什麼一個智慧手環的電池也就50mAh,
不是不能用大電流給手環充電, 而是怕充壞了。
充電的細節, 我們會在後續的充電電路解讀篇章詳細講解。
燚智慧周教授
原文來自燚智慧硬體開發網(燚, yi, 熊熊大火燃燒的樣子)
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