Как ноутбуки легко переключаются с сети переменного тока на батарею

Таким образом, вопрос заключается в том, как ноутбук переключается с питания от сети переменного тока на использование аккумулятора, не выключаясь на долю секунды, когда вы отключаете компьютер от сетевого адаптера?

Краткий ответ: очень быстрое управление.

Существует множество способов реализации этой функции, но на современных материнских платах (приблизительно 2020 г.) это делается с помощью специальной микросхемы зарядного устройства, которая контролирует, когда питание должно поступать от сети переменного тока или от батареи, путем подключения/отключения батареи с помощью МОП-транзистора между батареей и остальной частью материнской платы.

Приведенный выше пример схемы взят из таблицы данных ISL9238 . Эта ИС измеряет входное напряжение переменного тока (которое к моменту поступления на эту ИС становится постоянным) и, если присутствует, использует этот вход для питания материнской платы и зарядки аккумулятора. В противном случае ИС переключается на питание системы только от батареи, причем переключение происходит в течение нескольких микросекунд.

В течение этого небольшого интервала в n микросекунд развязывающие конденсаторы на плате сохраняют заряд, достаточный для питания материнской платы. И если этих конденсаторов по какой-то причине не хватит для питания материнской платы в период переключения, корпус-диод серии MOSFET будет проводить до тех пор, пока микросхема полностью не включит MOSFET.

В этой ИС доступны и другие режимы работы (например, дополнительный режим работы от батареи), но это выходит за рамки этого вопроса.

Существует целый мир микросхем зарядных устройств, которые делают это: ISL9238 — лишь одна из них. Загляните в раздел Digikey «Зарядные устройства» , если вам интересно узнать больше.

Ряд ноутбуков работает именно так, как вы описываете, и на самом деле это очень плохо работает с батареями. Не только зарядка до 100%, но и просто бездействие на 100% нагружает литиевый элемент.

Некоторые системы зарядки направляют входную мощность отдельно на батарею и нагрузку при подключении к сети. Это лучшая система, поскольку она дает больший контроль над током батареи (поскольку его можно измерить отдельно от тока нагрузки). Однако это не решает проблему бездействия при полной зарядке.

По этой причине некоторые ноутбуки имеют опцию BIOS для зарядки аккумулятора только до 80%. Некоторые исследования показали, что поддержание заряда батареи на уровне от 20% до 80% может увеличить срок службы батареи на порядок, в отличие от разрядки до 0 и зарядки до 100.

Уровни заряда ниже 20% также являются непропорционально большой нагрузкой для аккумуляторов.

Схемы аккумуляторов и блоков питания для ноутбуков очень сложны. Когда ноутбук подключен к сети переменного тока, напряжение, подаваемое этим устройством, подается как на внутренние импульсные источники питания, так и на внутреннее зарядное устройство. Аккумулятор будет иметь переключатели FET или, как минимум, диодную изоляцию на выходе, так что ноутбук, работающий от источника переменного тока, вообще НЕ подключен к аккумулятору. Изоляция диодов редко используется из-за проблемы Vf/power, используются переключатели FET или так называемые активные диоды.

Зарядить (и узнать состояние) аккумулятора — сложная задача. Большинство ноутбуков будут отображать заряд батареи в процентах при питании от сети, и для этого требуется, чтобы батарея была изолирована от основных преобразователей постоянного тока внутреннего источника питания. Выяснение состояния заряда батареи включает в себя сложный мониторинг напряжения или состояние питания IC, встроенный в аккумуляторную батарею.

Если вы немного задумаетесь об эксплуатационных характеристиках ноутбука, вы можете подумать о:

1. Напряжение батареи не совпадает с напряжением внешнего источника питания, и обычно используется понижающий преобразователь. Большинство типичных ноутбуков имеют входной уровень 19 В (или около того).

2. Большинство аккумуляторов для ноутбуков (LiIon) состоят из 4 ячеек, поэтому максимальное напряжение будет около 16,8 В. Это позволяет разумное падение напряжения (зарядное устройство) от 19 В.

3. Практически все ноутбуки имеют экранный индикатор состояния заряда, и это было бы почти невозможно рассчитать, если бы ноутбук питался как от внешнего источника питания, так и от аккумулятора.

Это легко. Это как твоя машина.

Ноутбук всегда подключен к аккумулятору и всегда может от него почерпнуть.

Тем временем «генератор переменного тока» (в данном случае блок питания) подает питание в систему.

В вашем автомобиле генератор переменного тока настроен так, чтобы выдавать точное плавающее напряжение вашей батареи, поэтому ток течет до тех пор, пока он полностью не зарядится, а затем ток батареи просто прекращается. Вся мощность генератора поступает в системы автомобиля. Этого достаточно, чтобы автомобили могли использовать аккумуляторы SLA, такие как Optima Red-tops.

В вашем ноутбуке в основном происходит то же самое, но батарея ноутбука также защищена защитной схемой, которая препятствует протеканию тока, который может повредить батарею или повредить ее. Так что ничего не оставлено на волю случая. Защитные цепи останавливают ток, если это необходимо.