«Есть ли польза от использования усилителя напряжения на батареях, напряжение которых ниже предельного/рабочего напряжения устройства?»

Конечно, в этой ситуации есть свои преимущества: батарея, которая в противном случае была бы разряжена, все еще может использоваться в течение некоторого времени. Но, вероятно, ненадолго, так что спорно, полезно ли это.

Что DJ (правильно IMO) утверждает, так это то, что заявления Batteroo в лучшем случае сильно преувеличены, и использование их устройства с батареями, напряжение которых еще не ниже порогового напряжения , приведет к некоторому дополнительному потреблению энергии, поэтому общий эффект может быть отрицательным.

Наша цель — поддерживать нагрузку на батареи как можно дольше. Как правило, эти нагрузки имеют либо фиксированное сопротивление (например, простой фонарик), либо фиксированную мощность (как почти все электронные устройства, превышающие определенную сложность). Нагрузка с фиксированной мощностью обычно представляет собой импульсный регулятор с минимальным падением напряжения.

Нагрузке с фиксированным сопротивлением все равно, какое входное напряжение; мощность батарей будет падать пропорционально квадрату напряжения. Ваша лампочка тускнеет по мере разряда батарей, но тусклая лампочка потребляет меньше энергии. Вы получаете немного времени, работающего ярко, и долгое время, работающего тускло. Поместив повышающий преобразователь на батареи в резистивную нагрузку, вы фактически превратите лампу в нагрузку с фиксированной мощностью. Теперь лампа ярко светится до тех пор, пока не будет достигнуто падение напряжения, после чего лампа полностью гаснет.

Если нагрузка уже имеет фиксированную мощность, добавление перед ней еще одного регулятора не меняет этого. Единственный возможный эффект, который вы можете получить, - это изменить падение напряжения. Если вы сделали падение напряжения выше, чем оно уже было, вы заставили устройство работать в течение более короткого времени! Если вы снизили падение напряжения, то вы сможете работать с одним и тем же устройством до более низкой точки напряжения на батареях.

Однако общая энергия, которую вы получаете от батареи, нагрузив ее фиксированной мощностью, очень сложна; при более низких напряжениях вы обязательно потребляете больше тока, чтобы компенсировать фиксированную мощность (P = VI). Чем больше ток вы потребляете, тем больше падает напряжение на клеммах из-за внутреннего последовательного сопротивления, тем быстрее разряжается батарея и тем меньше общей энергии вы получаете от нее. Таким образом, вы можете увеличить общее потребление энергии от батарей только на очень небольшую величину, и эта сумма почти наверняка будет потреблена снижением эффективности из-за добавления в систему еще одного импульсного регулятора.

Я не вижу веских аргументов в пользу этого. Лучше с аккумуляторными батареями.

Если у вас есть устройство, которое будет непрерывно потреблять 20 мА при любом напряжении выше минимума, необходимого для работы, и будет работать одинаково хорошо при любом таком напряжении, переключатель повышающего и понижающего напряжения, который сканирует напряжение батареи вверх или вниз, чтобы устройство всегда видело, что Минимальное напряжение может как уменьшить количество тока, потребляемого батареями, которые выдают большее напряжение, чем требуется устройству, так и позволить продолжать работу с батареями, которые производят меньшее напряжение. Беспроигрышный вариант.

Понижающе-повышающий переключатель, который значительно повышает напряжение выше того, что требуется устройству для работы, будет тратить энергию всякий раз, когда напряжение батареи находится между тем, что нужно устройству, и тем, что усилитель дает устройству.

Если полезная производительность устройства зависит от напряжения, увеличение напряжения батареи может обеспечить повышение производительности за счет сокращения срока службы батареи; уменьшение его масштаба может обеспечить лучшее время автономной работы в обмен на снижение производительности.

Если устройство потребляет энергию с перерывами, и время, в течение которого ему требуется питание, зависит от напряжения (например, это двигатель, который периодически должен перемещать что-то на определенное расстояние), величина, на которую масштабирование напряжения увеличивает или уменьшает ток, потребляемый от батареи, может быть больше или меньше, чем величина, на которую это влияет на продолжительность.

Если в устройство встроен импульсный источник питания, добавление второго перед ним может принести мало пользы.

Короче говоря, в некоторых случаях добавление импульсного источника питания может значительно увеличить срок службы батареи; будут и другие, где это бесполезно или контрпродуктивно.

Когда вы тестируете аккумулятор, вы должны поставить на него нагрузку, иначе напряжение всплывет намного выше, чем должно, учитывая его оставшийся срок службы.

В приложениях с высокими требованиями внутреннее сопротивление батареи становится гораздо более важным фактором, влияющим на то, какое напряжение может выдавать батарея, что приводит к тому, что батарея достигает своего предельного напряжения слишком рано.

Возьмем в качестве примера фотовспышку, так как это особенно востребованное приложение.

Особенно, если вы используете камеру при отрицательных температурах, когда внутреннее сопротивление увеличивается, а химическая реакция батареи протекает медленнее, вы невероятно быстро израсходуете батареи. И эти израсходованные батареи будут считаться камерой «разряженными» для ее применения в этих холодных условиях.

Но возьмите эти «разряженные» батареи обратно внутрь и дайте им прогреться, и у них действительно останется большая часть их жизни, и они даже будут иметь приличное напряжение, даже под тестовой нагрузкой.

Есть много востребованных приложений. Игрушки или что-то моторизованное, а также плохо спроектированные продукты, которые я постоянно вижу, плохо спроектированные во многих отношениях. Но даже в стандартном сценарии почти все отключается при напряжении 0,8 В или выше, оставляя энергию до 0,5 В, которую можно использовать для приложений с низким энергопотреблением и какого-либо повышающего преобразователя.

Подводя итог, можно сказать, что ключом к пониманию этого вопроса является понимание того, что ячейка, считающаяся «мертвой» для приложений с высокими требованиями, не будет считаться мертвыми для приложений с низкими требованиями, но что энергия может быть недоступна без какого-либо повышающего преобразователя.

Также ключевым является понимание того, что приложения с низким спросом могут отключаться из-за напряжения, когда в батареях действительно много энергии, и именно здесь усилитель напряжения, и я считаю, что продукт Batteriser тоже, если он качественный, будет определенно окажется полезным. Таким образом, продукты с низким энергопотреблением, которые отключаются из-за низкого напряжения, потому что у них НЕТ форсирования, ОПРЕДЕЛЕННО выиграют от форсирования.

Простой дешевый светодиодный фонарик является хорошим примером как приложения с низким спросом, так и устройства, которое отключается в зависимости от напряжения, потому что в дешевом светодиодном фонарике используется резистор и прямое падение напряжения светодиода для определения отключения. .

Итак, для типичного 3-секционного фонарика 3x1,5=4,5 вольт новый. На светодиоде падает около 3 вольт. Таким образом, естественная отсечка напряжения для дешевого светодиодного фонарика на самом деле довольно высока: 3 вольта на 3 ячейки = 1 вольт на ячейку.

Но освещение этих светодиодов на самом деле является приложением с довольно низким спросом. В этих клетках определенно осталось много энергии.

Таким образом, это прекрасный пример того, когда БЫЛО бы выгодно использовать повышающую схему, чтобы получить оставшуюся энергию из этих ячеек, которые были использованы только до 1 вольта на ячейку.

Я наблюдал за обращением, которое Дейв из EEVblog дал Баттерайзеру, и я думаю, что он, возможно, слишком подчеркнул, где Баттерайзер был неправ, но, возможно, недостаточно обдумал вышеперечисленные вещи, которые я передал, поскольку я тщательно изучил Похититель джоулей, и я не думайте, что это сделал Дэйв. Я понимаю вопросы, поднятые Дейвом, и некоторые из них все еще могут вызывать опасения, но я постоянно использую свои схемы Joule Thief и могу засвидетельствовать, что они определенно полезны, как и любая приличная альтернатива наддува.

Наконец, в чрезвычайной ситуации продукты Boost, будь то Joule Thief, Batteriser или другой продукт, пригодятся и даже могут стать критически важными в случае урагана Флоренция или другого сценария стихийного бедствия. Иногда просто наличие работающего фонарика необходимо, и если наличие одного или двух аккумуляторов позволяет мне это сделать, то и в этом дополнительном отношении я называю Batteriser и Joule Thief полезными.

===========

Изменить №1

Отвечая на заданный вопрос, я не имею абсолютно никакого отношения ни к Batteriser, ни к Batteroo Boost, ни к компании Batteroo, ни к кому-либо из них — просто очень люблю Joule Thief и пытаюсь доставить их в страны третьего мира, где они не могут позволить себе электричество или батареи, и я не хочу, чтобы раздутые претензии Баттеру торпедировали вора джоулей.

Чтобы подтвердить то, что я сказал, я собираюсь обратиться к Дэйву из EEVblog и к исследовательскому документу, на который он ссылался напрямую.

В своем сообщении на EEVblog « Объяснение баттерайзера » (на мой взгляд, довольно тщательное рассмотрение предмета, и его стоит прочитать) Дэйв заявляет:

ВОТ некоторые большие исследования по бывшим в употреблении батареям. По их данным, около 33% тратится впустую.

Я благодарен Дейву за то, что он это сказал, потому что он утверждает, что в средней выброшенной батарее действительно остается энергия, которую можно использовать. Он также заявляет следующее, что для меня означает, что продукт Batteroo по-прежнему полезен (только не так полезен, как они преувеличивали):

Я искренне озадачен тем, почему Баттеру нужно было прибегать к заявлениям вроде 8-кратной жизни. Эта штука до сих пор продавалась бы как горячие пирожки, если бы они претендовали на реалистичные практические цифры. Увеличение времени автономной работы на 50%? - отлично, бесчисленное количество людей все равно купят его по супер низкой цене, по которой он находится...

Это исследование, на которое ссылается Дэйв, очень помогает ответить на этот конкретный вопрос об обмене стеками, поэтому, чтобы продемонстрировать их должную осмотрительность, вот блок-схема теста:

А вот точечный график и аппроксимация кривой, которые показывают отдельные точки данных и показывают хорошую корреляцию:

Эта диаграмма показывает, сколько фактической емкости осталось для многих выброшенных батарей.

Для своих испытаний они собрали выброшенные батареи из 19 контейнеров для утилизации, а затем разделили батареи на 5 классов напряжения, охватывающих 0,1 вольта от 1,1 вольта до 1,5 вольта. Аккумуляторы были выбраны случайным образом и разряжены с помощью нагрузки постоянного тока 120 мА до 0,9 вольт. В исследовании аккумуляторов 636 265 аккумуляторов были разряжены до 0,9 В, чтобы определить оставшийся срок службы (мАч). Согласно их результатам испытаний выброшенных аккумуляторов:

• Около 10% можно считать новыми (см. точку данных 1,58 В, рис. 4 выше)
• Около 30% имеют более 50% своей энергии.
• Около 40% полностью разряжены (определено в исследовании как менее 1 вольта)

И чтобы вы не думали, что 1 вольт полностью разряжается из-за их изучения, еще говорят:

...все батареи с начальным напряжением менее 1,0 В регистрируются как 0 В и считаются полностью разряженными. Конечно, для большинства из них это не так, они все еще содержат небольшую оставшуюся емкость, которую можно использовать для питания маломощных устройств (например, часов или небольшого радиоприемника). В нашей работе это не считалось важным.

Затем они объясняют причины, по которым люди выбрасывают аккумуляторы с таким большим (>=30%) запасом энергии:

• Устройства высокой мощности (раннее отключение)
• Убедитесь, что батареи исправны (заменяйте их при каждом использовании)
• Нет (или неисправен) тестер батареи (неизвестный уровень заряда)

Моя самая распространенная личная причина: «Убедитесь, что батареи в порядке». У меня есть диктофон, и я не так часто им пользуюсь, но когда я им пользуюсь, я хочу убедиться, что он не подведет посреди чего-то важного (детского концерта). Итак, мое действие по умолчанию — просто вставить новые батареи.

Суть, которую я хочу передать, заключается в том, что не позволяйте завышенным заявлениям Баттеру испортить правду — что в выброшенных батареях действительно осталась энергия. Просто следите за утечкой, потому что чем ниже разряд, тем выше давление.

Определенно полезно использовать усилители напряжения (такие как Batteroo Boost или Joule Thief) на «разряженных» батареях.