本文概述了影響低功耗設(shè)備電池操作的因素。它解釋了如何評估應(yīng)用的電池。主題包括特定應(yīng)用的溫度范圍、電流和電壓要求、電池類型和電池燃料容量。它解釋了如何計(jì)算燃料容量并顯示了示例數(shù)據(jù)。

溫度范圍

您的電池必須在成品設(shè)備的溫度范圍內(nèi)工作。盡管這似乎很明顯，但很多時(shí)候我們看到消費(fèi)類設(shè)備試圖在工業(yè)或軍事環(huán)境中制造它。

典型溫度范圍

消費(fèi)類 -20°C 至 +60°C（-4°F 至 + 140°F） 工業(yè)/軍用 -40°C 至 +85°C（-40°F 至 +185°F） 汽車 -40°C 至 +115°C（-40°F 至 +239°F） 地球物理 - 井下 0°C 至 + 150°C（32°F 至 +302°F）

當(dāng)然，有時(shí)可能需要更廣泛的東西，但這些是一般類別。

能力

如何計(jì)算所需容量

在電池世界中，容量通常以安培小時(shí)或毫安小時(shí)為單位，由于我們正在處理低功率設(shè)備，我們將使用 mAh（毫安小時(shí)）該額定值取決于電池的漏極率、所需電壓、工作溫度和自放電。電池目錄通常會列出最有利的額定值，就像汽車的汽車每加侖英里額定值一樣。對于用于低到中等速率應(yīng)用的鋰電池，將顯示 1，000 小時(shí)放電的容量。因此，如果您遇到1，000mAh電池，您可能會認(rèn)為額定值是針對1mA電阻放電的。隨著排水速率的增加，由于放電效率低下，您的容量將減少，隨著負(fù)載的降低，由于電池的自放電，您的容量將減少。電池制造商提供了曲線來處理這些考慮因素。

電壓注意事項(xiàng)

最低電壓

您的設(shè)備運(yùn)行的最低電壓是多少？許多電池類型在計(jì)算容量時(shí)顯示出不切實(shí)際的壽命結(jié)束電壓。確保您了解所使用的號碼。一個(gè)例子是常見的日常堿性電池，標(biāo)稱電壓為 1.5 伏，但要達(dá)到額定容量，您需要在低至 0.8 伏的電壓下運(yùn)行。

標(biāo)稱電壓

這是制造商貼在標(biāo)簽上的內(nèi)容，通過一般使用可能會變得令人困惑，尤其是在處理包含串聯(lián)電池的電池組時(shí)。一個(gè)很好的例子是相對較新的鋰電池領(lǐng)域，其中一般假設(shè)電池是 3.0 伏，然而，現(xiàn)實(shí)是電池的電壓從 2.8 伏到 3.9 伏，一些特殊電壓降至每節(jié)電池 1.5 伏。

處理豆類

在觀察脈沖時(shí)，應(yīng)考慮脈沖期間的最小電壓和對整個(gè)電池壽命的影響。需要知道電池的阻抗，該阻抗隨電池的使用壽命以及溫度而變化，以判斷電池中的壓降。更復(fù)雜的是，脈沖引起的內(nèi)部反應(yīng)可能會對電池壽命產(chǎn)生負(fù)面影響。使用并聯(lián)電容器可以大大提高性能和電池壽命。與其他參數(shù)一樣，如果您停留在電池能力消耗的中心，您應(yīng)該沒有問題，但是當(dāng)您達(dá)到更高的消耗率時(shí)，應(yīng)咨詢電池制造商以獲取建議。

機(jī)械注意事項(xiàng)

內(nèi)部施工技術(shù)

通常，電池被分解成表面積有限的線軸和具有多個(gè)表面以增加表面積的螺旋線軸。

線軸 - 由陽極和陰極之間的一個(gè)界面組成，通常在鋰電池的外周上。通過限制表面積，您還可以限制電池的自放電。這也限制了提供高電流的能力，如果您正在為本質(zhì)安全應(yīng)用構(gòu)建某些東西，這將是一個(gè)優(yōu)勢。這些電池通常用于輕度至中等的排水速率。

螺旋 - 通過采用陰極/陽極界面并將其纏繞在山鉆上，您可以獲得更大的表面積，從而允許更高的排水率。這對于軍用收發(fā)器中的高漏極應(yīng)用是必要的。故事的另一面是，當(dāng)您具有這種高速率能力時(shí)，您必須采取措施限制電流，以防止系統(tǒng)在意外短路時(shí)自行破壞。

電池座

雖然需要頻繁更換電池的設(shè)備需要，但它們會在電池選擇過程中插入自己的一組可靠性問題。要考慮的事情是材料隨時(shí)間推移的強(qiáng)度，以保持電池端子上的恒定壓力;現(xiàn)在許多支架都帶有蓋子，這在這方面有所幫助。在低漏極應(yīng)用中，考慮低電流是否足以使觸點(diǎn)保持通過這些低電流的狀態(tài)。

連接

在營銷考慮或可用電路板空間使得使用焊接電池不可行的情況下，這可能是一個(gè)很好的折衷方案。

焊接

從可靠性以及初始成本的角度來看，這應(yīng)該是首選。為什么要費(fèi)心仔細(xì)計(jì)算 10 年或更長時(shí)間的合適電池，然后在連接方法上妥協(xié)。

典型應(yīng)用

對于實(shí)際用途，讓我們介紹一些典型的應(yīng)用。

低功耗數(shù)據(jù)記錄儀

溫度范圍 -40°C 至 +85°C

最小電壓 3.0V 最大電壓 4.0V

電源要求，3μA 連續(xù)

600μA 讀取期間

持續(xù) 150 毫秒 讀取次數(shù)可編程為每分鐘 1 次至每 1 分鐘 255 次。

首先，以免計(jì)算最大功率要求。

由于單位太小，讓我們按年數(shù)計(jì)算。

3μA = 0.003mA × 24（小時(shí)/天） × 365 （天/年） = 26.28mAh/年

最壞情況下脈沖負(fù)載 60（分鐘） × 24（小時(shí)） × 365（天）= 每年 525，600 分鐘

525，600 × 150毫秒 = 78，840 負(fù)載

秒

78，840 ÷ 60（秒） ÷ 60（分鐘）= 21.9 小時(shí)

21.9 小時(shí) × 0.6 mA = 13.14mAh

運(yùn)行 1 年所需的總功率為 13.14 + 26.28 = 39.42mAh。 平均漏極速率為 17.52 （mAh） ÷ 8760 （一年中的小時(shí)數(shù)） = 0.0045mA 或 4.5μA。對于這個(gè)數(shù)字，我們必須加上電池的自放電;該數(shù)字由電池制造商提供，基于負(fù)載和溫度。

使用圖 1，我們可以看到平均消耗為 41/2μA 電池 （TL-5186） 應(yīng)產(chǎn)生 310mAh（400mAh 電池額定值與 310mAh 之間的差異可歸因于自放電） 電池壽命 = 310/41/2μA = 68，889 小時(shí)或 7.86 年。

圖1.TL-5186放電特性。

要涵蓋的其他注意事項(xiàng)

負(fù)載電壓和容量隨溫度變化

參見圖2，檢查上述應(yīng)用的負(fù)載電壓隨溫度變化，未發(fā)現(xiàn)問題。有關(guān)溫度范圍內(nèi)的容量，請參見圖3，我們可以看到，在72°C時(shí)，容量為280mAh，在-30時(shí)為330mAh。由于我們的平均溫度達(dá)到25°C，因此我們回到310容量，并發(fā)現(xiàn)估計(jì)的電池壽命為7 +年。

圖2.TL-5186電壓與溫度的關(guān)系。

圖3.TL-5186 容量與電流的關(guān)系。

如果由于某種原因，我們需要更多的壽命，但只是沒有空間容納更大的電池，我們可以考慮一系列專門設(shè)計(jì)的低自放電設(shè)計(jì)。對于這種尺寸的電池，我們將查看TL-4986

從4μA放電曲線的圖5可以看出，預(yù)期容量應(yīng)為370mAh。如果我們使用這種電池，我們可以預(yù)期平均壽命為9.38年。

圖4.TL-5186 餐具特性。

上面的應(yīng)用程序說明了一個(gè)相當(dāng)簡單的應(yīng)用程序，可以找到內(nèi)存?zhèn)浞莼?a href="http://www.1cnz.cn/tags/實(shí)時(shí)時(shí)鐘/" target="_blank">實(shí)時(shí)時(shí)鐘備份。

審核編輯：郭婷