Что мне нужно для питания устройства 20 В 3 А от батарей типа «D» или «AA»?

Я собираюсь попытаться собрать свой собственный аккумулятор для портативной колонки. Он использует 20 вольт и 3 ампера в качестве входа. Я понимаю, что сожгу довольно много батарей, если попытаюсь запитать его только батареями типа AA или даже D. Это не проблема, проблема в том, что я немного заржавел, когда дело доходит до моих знаний в области электрики.

Я хотел бы знать, нужен ли мне какой-то регулятор для чего-то подобного, или достаточно просто держать ниже 20 вольт, и устройство автоматически потребляет нужное количество ампер? Это означало бы, что я мог бы соединить тринадцать 1,5-вольтовых батарей последовательно, чтобы получить примерно 19,5 вольт. Или мне тоже нужно параллельно соединить эти 13, чтобы получить нужные амперы?

Итак, для вас, люди из TL;DR:

Как мне подключить батареи AA или D (последовательно/параллельно) для питания моего устройства 20 В / 3 А? Нужно ли мне для этого какое-то устройство типа регулятора, или оно безопасно, если его держать ниже этих значений? Если мне нужен какой-то регулятор/другое для моей желаемой настройки, что вы можете порекомендовать, что подходит для моей ситуации?

Я бы не стал использовать для этого стандартные ячейки; вам понадобится как минимум 48. Попробуйте вместо этого использовать большой литий-ионный аккумулятор.

Ответы (1)

Батареи, соединенные последовательно, обеспечивают сумму своих напряжений, но при токе батареи с наименьшим номиналом.

Аккумуляторы, включенные параллельно (одинакового напряжения) дают такое же напряжение, как и один аккумулятор, но при суммарном токе емкости всех аккумуляторов.

Ваш усилитель рассчитан на 20 В / 3 А, что означает, что он, скорее всего, потребляет 3 А при максимальной громкости. Я ожидал бы, что он тянет гораздо меньше при более низких объемах. Однако я приведу расчеты, основанные на максимальном потреблении тока.

Элементы «D» (батареи) хранят больше энергии (18000+ мАч), чем элементы «АА» (~ 2750 мАч), и поэтому будут работать дольше, чем элементы «АА» при заданной нагрузке.

Если вы соедините 14 элементов «D» последовательно, это обеспечит 21 вольт (усилитель должен допускать увеличение напряжения на 5%, и по мере разрядки батарей они будут значительно ниже этого напряжения).

Чтобы справиться с текущим розыгрышем, вам нужно будет подключить дополнительные наборы из 14 ячеек «D» параллельно. Каждый подключенный комплект будет увеличивать текущую емкость. Только с одним комплектом у вас есть теоретический максимум 18 ампер-часов, что означает, что вы можете эксплуатировать устройство 3A в течение 6 часов. Однако, если вы посмотрите на таблицу данных для элементов «D», емкость мАч значительно снижается при высоком потреблении тока. Например, при токе всего 0,5 А емкость мАч составляет ~ 1500 мАч. Это означает, что ваш усилитель на 3А будет работать всего полчаса! Становится хуже - потому что вы потребляете намного больше 0,5А, срок службы батарей намного меньше. На самом деле я не ожидал, что устройство будет работать должным образом только с одним комплектом батарей, соединенных последовательно.

В идеале вы должны подключить достаточное количество наборов параллельно, чтобы потреблять только 25 мА от каждого набора, что дает наилучшую емкость в мАч. Но для этого потребуется подключить непрактичные 120 комплектов; всего 1680 ячеек "D"!

С 6 группами по 14 ячеек каждый набор будет обеспечивать 500 мА и приблизиться к емкости 1500 мАч, указанной в техническом описании. Тогда я рассчитывал на продолжительность около получаса.

Вау, это очень полезно - хотя, может быть, немного угнетает для моих целей. В любом случае, я мог бы попытаться построить его - чтобы лично убедиться, как далеко я могу зайти с различными настройками громкости и баса (как вы сказали, это, вероятно, 3 ампера только для максимума). Но что касается какого-то регулятора, вы не думаете, что мне понадобится что-то для защиты устройства, если общее напряжение не превышает 20 вольт? Есть ли что-то подобное, я мог бы убедиться, что устройство не потребляет больше определенных напряжений и ампер, если да, я мог бы найти самое низкое из возможных, чтобы включить его?
Кроме того, как я могу с минимальными потерями энергии преобразовать автомобильный аккумулятор 12 В в 20 В - и для аккумулятора типа 80 Ач, как долго он может работать?
Усилитель никогда не должен тянуть более 3А, если нет какой-либо неисправности. Регулятор напряжения используется в ситуациях, когда вам нужно преобразовать, скажем, 6 В от четырех элементов по 1,5 В в 5 В для интегральных схем или подобных устройств. Дополнительное напряжение преобразуется в тепло. Поскольку вы комбинируете батареи для достижения 20 В, они вам не нужны. Однако, если вы хотите использовать две 12-вольтовые батареи последовательно, давая в сумме 24 В, вы можете использовать LM317 или что-то подобное для регулирования напряжения до 20 В. Помните о требованиях к радиатору.
Чтобы рассчитать, как долго что-то будет работать (в часах), разделите текущее потребление (в амперах) на мощность источника питания в ампер-часах. Устройство на 3А будет работать 80 Ач/3А = 26,7 часа. Это при условии, что номинальные характеристики источника питания не снижаются при полном потреблении 3 А.