高壓電池組為全新應(yīng)用供電,并延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間
發(fā)布時(shí)間:2020-12-21 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】我們都經(jīng)歷過(guò)這樣的情形,當(dāng)需要使用一個(gè)電子設(shè)備時(shí),發(fā)現(xiàn)設(shè)備的電池已經(jīng)沒(méi)電了。在很多年間,我們的便攜式電子設(shè)備受到了電池壽命和尺寸的限制。隨著鋰離子電池成本的持續(xù)走低,以及電荷密度的不斷增加,運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng),更加令人興奮的電子設(shè)備將大量涌現(xiàn)。由于應(yīng)用開(kāi)始向著使用多節(jié)電池組的方向發(fā)展,設(shè)計(jì)人員將在克服電池電壓瞬態(tài)效應(yīng)和變化的同時(shí),面臨著將較高電壓轉(zhuǎn)換為緊湊電子電路可用電壓的問(wèn)題。
這些示例包括無(wú)人機(jī)、吸塵器機(jī)器人、電動(dòng)工具、以及電動(dòng)自行車等。開(kāi)發(fā)人員傾向于使用電壓更高電池組來(lái)增加充電之間的電池續(xù)航能力。目前,無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間被限制在大約25分鐘,而電動(dòng)自行車單次充電后的最大行駛里程可以達(dá)到50英里。電池使用壽命將隨著更小巧、更高電壓電池的使用而增加。
所有這些應(yīng)用的一個(gè)共性就是電機(jī),它會(huì)對(duì)電源電壓產(chǎn)生有害的瞬態(tài)效應(yīng),諸如電機(jī)反沖和可以高達(dá)輸入電壓兩倍的電感尖峰脈沖。如果未相應(yīng)地設(shè)定輸入電壓額定值,那么這些較高的電壓會(huì)損壞系統(tǒng)電源解決方案,以及其它內(nèi)部電路。如果電機(jī)突然停止或減速,一個(gè)負(fù)電流會(huì)被泵入電源,從而導(dǎo)致電源電壓增加。在下面的圖中,通道1顯示的是電源電流、通道2顯示的是電源電壓,而通道3顯示的為電機(jī)速度。
圖1:由于電機(jī)減速而導(dǎo)致的電源泵入。
當(dāng)電機(jī)減速時(shí),電源電壓大幅下降。如果電池的DC/DC轉(zhuǎn)換器未被額定在較高的電壓下運(yùn)行,這將損壞系統(tǒng)電源解決方案,并有可能對(duì)下游元件造成損壞。
在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí),選擇一個(gè)支持寬輸入電壓范圍的DC/DC轉(zhuǎn)換器可以最大限度地減少,通常情況下是免除了對(duì)于外部瞬態(tài)保護(hù)電路的需要。這不但簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì),而且極大地減小了解決方案尺寸。使用DC/DC轉(zhuǎn)換器,能使運(yùn)行電壓較高的系統(tǒng)可以耐受電源電壓的增加,并保持輸出上的電壓穩(wěn)壓。TI的LM5000系列器件具有針對(duì)高達(dá)42V/65V電壓的輸入電壓額定值,非常適合于處理12V/24V系統(tǒng)內(nèi)的瞬態(tài)。例如,LM5007和LM25011非常適合于保護(hù)系統(tǒng)不受電源電壓短時(shí)增加的影響,而這種情況在這些系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生。對(duì)于電壓更高的24V/48V輸入總線,諸如LM5116的100V同步降壓控制器能夠處理這些系統(tǒng)中最差的瞬態(tài)情況。具有寬輸入電壓范圍的控制器和轉(zhuǎn)換器為高壓電池組應(yīng)用提供了非常不錯(cuò)的解決方案,并且保護(hù)系統(tǒng)不受瞬態(tài)效應(yīng)的影響,以使器件能夠在這些條件下保持運(yùn)行。
圖2中顯示的是一個(gè)電池組電源設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化方框圖。
圖2:高壓電池組系方框圖。
在你打算創(chuàng)建最新的、最棒的便攜式或自主電子設(shè)備時(shí),考慮會(huì)出現(xiàn)的最差系統(tǒng)瞬態(tài)效應(yīng),并選擇一個(gè)能夠保護(hù)下游電路的寬VIN DC/DC器件。
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