Jak powszechnie wiadomo każde urządzenie elektroniczne wymaga zasilania. Elektronik ma do dyspozycji niejako trzy możliwości:
-zasilanie sieciowe
-zasilanie buforowane
-zasilanie bateryjne/akumulatorowe
Zasilacze sieciowe:
-pierwszy typ: transformatorowe, niestabilizowane.
Zasilacze takie najczęściej, oprócz oczywiście transformatora zasilającego, posiadają mostek prostowniczy oraz kondensator filtrujący. Zasilacze te nadają się do wykorzystania w prostych układach elektronicznych, gdzie nie jest wymagana stabilizacja napięcia. Zaletą jest bardzo niski koszt.
-drugi: transformatorowe stabilizowane.
Podobnie jak zasilacze z punktu pierwszego zawierają transformator obniżający napięcie, mostek prostowniczy oraz półprzewodnikowy stabilizator napięcia. Zasilacze te nadają się do zasilania układów elektronicznych, również tych wymagających napięcia dobrze wygładzonego oraz stabilizowanego w czasie. Cenowo niewiele droższy od pierwszego rodzaju.
-zasilacze beztransformatorowe stanowią czasem jedyne wyjście dla konstruktora. Są to zasilacze o bardzo małej wydajności prądowej, bez izolacji galwanicznej. Jedynym plusem są często bardzo małe wymiary dlatego amatorzy wykorzystują te zasilacze bez zwracania uwagi na wady.
Zasilacze buforowe:
-ogólnie jest to połączenie zasilacza oraz akumulatora pozwalające na nieprzerwane zasilanie danego urządzenia z sieci elektrycznej oraz w przypadku braku napięcia przez wbudowany akumulator. Najczęstsze zastosowanie to centralki alarmowe, bezobsługowe stacje pomiarowe, moduły zasilania awaryjnego. Pewną odmianą są też UPSy- stanowią one awaryjne źródło napięcia zmiennego w przypadku zaniku zasilania sieciowego- tam, oprócz akumulatora oraz układu ładującego, znajduje się również przetwornica zamieniająca napięcie stałe z akumulatora na napięcie zmienne o parametrach „sieciowych“ akceptowanych przez sprzęt elektroniczny.
Zasilanie bateryjne/akumulatorowe
-Zasilanie bateryjne: najczęściej wykorzystuje się bardzo popularne ogniwa cynkowo-manganowe typu AAA oraz AA , a także pakiety tych ogniw (baterie) np. 3R12, czyli popularna „bateria płaska“ (pakiet 3 ogniw R12).
Są to źródła „jednorazowe“, czyli nienadające się do ponownego wykorzystania poprzez ładowanie. Ponieważ sam bardzo sporadycznie ich używam zachęcam zainteresowanych do lektury:
http://telefix.ugu.pl/baterie.htm-Zasilanie akumulatorowe:
Tutaj znajdziemy się w istnym raju: mamy do wyboru kilka rodzajów akumulatorów, o różnych właściwościach, w różnej cenie oraz, co gorsza, wymagające różnych metod ładowania oraz specjalnego „traktowania“ podczas pracy.
-Akumulatory kwasowe/ żelowe/ AGM
Do niedawna najczęściej wykorzystywane akumulatory przez elektroników. Bardzo dobry dostęp do nich, niska cena oraz proste sposoby na ładowanie znalazły swoich zwolenników. Akumulatory kwasowe w czystej postaci najczęściej spotkamy tam gdzie są potrzebne duże prądy podczas rozładowania- pojazdy z napędem spalinowym, systemy podtrzymywania zasilania (UPSy) o dużych mocach. Bardzo często obsługa polega jedynie na sprawdzaniu stanu elektrolitu oraz stopnia naładowania pojedynczych ogniw w baterii.
Akumulatory żelowe oraz AGM nie posiadają elektrolitu w formie ciekłej, dzięki czemu mogą pracować w praktycznie dowolnej pozycji. Są to przy okazji akumulatory bezobsługowe, które przy prawidłowej eksploatacji nie wymagają nadzoru.
-NiCd- jedne z pierwszych dostępnych dla wszystkich oraz w miarę bezpiecznych akumulatorów. Napięcie znamionowe wynosi 1,2V, jednak świeżo naładowane mają nawet 1,5V. Ładowanie w najprostszej aplikacji wymaga podłączenia na 14 godzin do źródła prądowego o wydajności Q/10 (Q- pojemność znamionowa akumulatora w mAh). W celu szybkiego naładowania (T<5h) korzystamy z pewnej właściwości tego akumulatora: napięcie podczas ładowania stopniowo wzrasta, aby w pewnym momencie, gdy ogniwo jest już naładowane, spada o parę procent. „Inteligentne“ ładowarki wykrywają to zdarzenie oraz przerywają ładowanie- ogniwo jest już naładowane. Podczas ładowania należy zwracać uwagę na temperaturę- powyżej 45-50 stopni działa ona degradująco na akumulator zmniejszając jego żywotność, a nawet mogąc spowodować eksplozję! Wadą jest tzw. „efekt pamięciowy“, występuje on w przypadku ładowania akumulatorów, które w poprzednim cyklu pracy nie zostały do końca rozładowane- akumulator niejako zapamiętuje ten fakt i akumulator taki podczas rozładowania nie utrzymuje zadeklarowanej pojemności. Kolejną wadą jest stosunkowo duży prąd rozładowania dochodzący nawet do 3% na dobę.
Zakres napięć roboczych to 1V- akumulator rozładowany do 1,5V naładowany.
NiMH- niejako następca NiCd- sposób ładowania oraz parametry elektryczne w czasie rozładowanie niemal identyczne jak u poprzednika. Większe samorozładowanie jednak mniejszy efekt pamięciowy. Zalecana metoda ładowania: z wykorzystaniem Delta V
Bardzo często NiMH oraz NiCd stosowane są wymiennie- jednak w niektórych aplikacjach, zwłaszcza przy szybkim ładowaniu, należy zastosować dedykowane układy ładowania.
Li-ion- napięcie znamionowe 3,6V. Akumulatory tego są wykorzystywane w chwili obecnej niemal w każdym nowszym sprzęcie. Podstawową zaletą jest bardzo duża oferowana pojemność oraz wysokie napięcie pracy. Najlepszym przykładem na wykorzystanie ogniw tego typu, a dokładnie ogniw w obudowie 18650, jest samochód z napędem elektrycznym - Tesla Roadster od premiery tego auta już nikt nie może powiedzieć, że auta z napędem elektrycznym są wolne- 3,9 do 100km/h
i silnik odpowiadający 250 konnemu. Całość zasila ponad 6800 ogniw o wymiarach 18x65mm.
Napięcia pracy to 4.2V (całkowite naładowanie) do 2.8-3.0V (niektórzy podają końcowe napięcie nawet na poziomie 2,5V, jednak zejście poniżej 2,4 jest bezwarunkowo zabronione). Ładowanie tylko i wyłącznie metodą CC/CV, czyli stałym prądem/stałym napięciem; w praktyce równie często stosuje się dedykowane układy do ładowania nawet zasilane przez USB, jak i amatorskie konstrukcje złożone ze źródła prądowego oraz napięciowego.
Akumulatory te są bardzo wrażliwe na końcowe napięcie przekroczenie napięcia powyżej 4,2V może trwale uszkodzić/zmniejszyć pojemność ogniwa, a w sytuacjach ekstremalnych spowodować wybuch. Zalecane ładowanie z wykorzystaniem balansera.
Li-Poly - napięcie znamionowe również 3,6V. Parametry ładowania niemal identyczne jak w akumulatorach Li-ion. Bardzo często wykorzystywane w modelarstwie ze względu na duże chwilowe prądy rozładowania oraz bardzo małą rezystancję wewnętrzną. W wykonaniu modelarskim obudowa jest praktycznie elastyczna, bardzo podatna na uszkodzenia mechaniczne, dlatego ogniwa te są bardzo niebezpieczne, niezalecane dla początkujących. Są to również jedyne ogniwa (według mojej wiedzy), których stanowczo nie należy ładować nawet za pomocą fabrycznych ładowarek bez nadzoru. Ładowanie również metodą CC/CV, również zalecane ładowanie z udziałem balansera.
Li-FePO4 stosunkowo nowość- akumulatory o napięciu znamionowym 3,3V, metoda ładowania również CC/CV. Ogromną zaletą są bardzo duże prądy rozładowania oraz trwałość- niektórzy producenci podają informacje o spadku pojemności do 85% dopiero po 2000(!) cykli ładowania. Zakres napięć roboczych 1,8- 3,8V. Zalecane ładowanie pakietów z wykorzystaniem balansera. Bardzo dobry stosunek pojemność/waga- największą jednak wadą jest jak na razie cena...
Słowniczek:
Formowanie akumulatora: głównie stosuje się przy NiMn, NiCd oraz kwasowych.
Proces ten polega na kilku cyklach pełnego naładowania oraz rozładowania zgodnie z zaleceniami producenta akumulatora. Zabieg ten zmniejsza ryzyko początkowego efektu pamięciowego, czyli pozornej utraty pojemności. Często laicy używają mylnego pojęcia „formatowanie“
Efekt pamięciowy: pozorna utrata pojemności wynikająca ze złej eksploatacji akumulatora, dotyczy z reguły NiMn, NiCd oraz kwasowych. Zjawisko częściowo odwracalne poprzez ponowne formowanie.
Balanser: układ elektroniczny niepozwalający podczas ładowania baterii akumulatorów (pakietu) na wzrost napięcia na pojedynczych ogniw powyżej ustalonego napięcia maksymalnego. Układy te zachowują się jak diody Zenera podłączone do pojedynczych ogniw- chronią przed przeładowaniem oraz destrukcją.
Pojemność: tu niestety nie ma "sztywnej" definicji. Producenci ogniw oraz akumulatorów podają pojemności zmierzone w różnych warunkach, bardzo często zdarza się że pojemność zdeklarowana np. na poziomie 2Ah jest na tym poziomie ale przy rozładowaniu prądem 0,05C (prąd 20-sto godzinny). Dlatego w przypadku wykorzystywania akumulatorów w urządzeniach o dużym poborze prądu należy dokładnie zapoznać się z kartą produktu - może zajść sytuacja, w której dostępna dla nas pojemność będzie znacznie mniejsza od deklarowanej przez producenta.
Źródła:
http://pl.wikipedia.orghttp://eres.alpha.plhttp://elportal.plhttp://spychalski.infohttp://bto.plhttp://emodel.plhttp://tme.euhttp://swiatelka.plhttp://samsungsdi.comKomentarze mile widziane jak i ewentualne uwagi. Dziękuję koledze
Antystatycznemu za pomoc
Kanał - ATNEL tech-forum
Zaloguj
Zarejestruj
Informacje o cookies
FAQ
Szukaj
