Svenska ElektronikForumet

Sitter och skissar på ytterligare ett projekt och har några frågor för att kunna gå vidare i tankarnas värld.

Enheten ska vara batteridriven och helst vill jag ha matningen på nära 4,8V. Batterierna måste vara uppladdningsbara.
Enheten ska också tåla att vara utomhus i vårat svenska klimatm så i värsta fall kommer batterierna utsättas för temperaturer mellan -25 och +30 grader C.
Som om inte detta vore nog så kommer även strömuttaget peaka på 2A men bara under kort tid, ca 0,5ms. Dessa peakar kan komma så tätt som i 5ms-intervaller under allt från 1 - 5 sekunder.

Det kritiska är att dessa toppar inte för skapa ett för stort spänningsfall. Spänningen får absolut inte gå under 3,2V.
Jag tänkte göra en övervakning så när spänningen dippar under 3,3 - 3,4 V så stängs modulen av.

I och med detta så gissar jag att batteriets interna resistans samt temperaturen spelar mycket stor roll och för att göra strömuttaget från batteriet lite mer skonsamt så tänkte jag mig då en kondensator parallellt med batteriet, kanske tom en "supercap"?.

Frågorna lyder som följer:

1. Vad skulle ett lämpligt uppladdningsbart batterialternativ vara? Funderat på 3 st AA men i nyskick så finns väl risken att spänningen kan gå över 4,8V?

2. Skulle en kondensator vara en bra lösning på mitt "peak-problem"? Om ja, skulle någon vilja ge mig en hint om hur jag ska räkna?
Om nej, finns det andra förslag?

En LiFePo4 cell med skyddskrets kan nog greja det rakt av - dom är väldigt haveriokänsliga och används i fordonsbatterier.
Dom kan ju användas lite vårdslöst som Nmhi celler , du får kolla på spänningarna om det passar.

Dock är laddbara celler oavsett det är Nmhi eller Lithium inte bra i kyla , man brukar köra konding eller supercap buffer
för och bättra på höga snabba momentana lastegenskaper

Läste lite om LiFePO4 och det lät så bra tills jag läste nominell spänning 3,2V. Det blir tajt... Ska läsa på lite mer om just Lithium-batteri, det känns ganska rätt ändå (om man kan få till spänningsnivån).

Sen är ju ändå 3 st uppladdningsbara alkaliska väldigt lockande, om man kan lösa ett överspänningsskydd...

Känns som att din utrustning är avsedd för att matas från LiIon/LiPol-batterier om den bryter vid 3.2 - 3.4 Volt.

att använda annan batterikemi blir knepigt eftersom halv-Volt upp eller med har betydelse om man inte använder någon spänningsregulator/omvandlare med mycket låg tomgång/viloström

Akaline och uppladdningsbara akaline skulle jag skrinlägga direkt och uppladdningsbara akaline som de var för typ 10 år sedan var batterier där inre impedansen ökade väldigt fort med cyklerna och skall man få något vettigt antal cykler mer än enstaka med användbar prestanda så skall de inte laddas ur speciellt mycket per cykel.

Fundera på NiMh om du inte vill trassla med LiIon/LiPol med skyddskrets och laddsystem, även om de straffas hårt av kyla - men det gäller alla batterier och de som har minst känslighet för kyla är nog de gamla NiCd-batterierna

Mmmm, hör vad du säger...

Helst vill jag hålla mig från speciella laddkretsar/laddare.

Tror nog 3 st 1,2V-celler är vägen att vandra i alla fall. De flesta batterityper jag kikat på nu verkar kunna leverera 80 - 90% av kapaciteten innan de faller under 1,1. Kanske glädjesiffror men värt att prova.

NiCd verkar ha lite bättre anpassade egenskaper än NiMh för detta fallet men sen skadar det inte att krama lite träd också.

Ok, låt säga att jag börjar att testa med NiMh, har ni några tips angående hur jag ska tänka/räkna på kondensatorn?
Kommer söka lite om ämnet under tiden så jag kanske hinner stöta på någon liknande applikation.

EDIT: Ja vänta lite. Det ska nog inte behöva vara så svårt att räkna ut ändå. Återkommer med kalkyl!

Har börjat knåpa lite och samla data enligt nedan.

Min tanke är att först försöka räkna ut hur mycket spänningen skulle sjunka utan att använda (super)cap:en. Efter detta räkna ut hur mycket den behöver "stötta".

Är det rätt tänkt att om ackumulatorn (3 x 1,2V-celler i serie) har 20mOhm:s impedans så skulle den vid en kortslutning leverera ~180A 60A, baserat på 3,6V / 0,04 0,06 Ohm?
Detta skulle väl då leda till att vid ett strömuttag på 2A så kommer spänningen falla 120mV baserat på uträkningen 2A x 0,04 0,06 Ohm.?

EDIT: Redigerat ovan genomstrukna värden efter Sveriges påpekande några inlägg längre ner.

Gissar att en låg ESR konding på 4700uF skulle räcka i ditt fall. Strömförbrukningen liknar den för GSM modem,
i den här app-noten så finns lite nyttig info på sidan 12

Tack willmans. Du har helt rätt i att det är en "burst" från ett GSM-modem.
Den app. note:n var ju jättebra. här ska räknas!

Blir fortfarande inte klok på hur jag räknar på batteriet men om nu min uträkning ovan stämmer, dvs spänningsfallet blir ~120mV om enbart batteriet matar, så verkar det klara kraven för IC:n.
Om jag förstår databladet rätt så är max rippel 300mV.

Om jag ändå skulle vilja "avlasta" batteriet och få en mer rippelfri matning så gjorde jag en liten uträkning efter din bifogade fil och kommer fram till att det borde bli tillräckligt med 1200 µF MEN detta är ju under bra förhållanden och kanske inte framräknat efter konstens alla regler.
Med andra ord tror jag att din uppskattning är alldeles kalasbra. Ska ta och beställa någon sån och se hur matningen ser ut vid en burst.

personligen hadde jag gjort en enkel lastdummy, räcker med en 555 eller 4093 med effekttrissa och några motstånd
så man får ungefär dom pulsförhållandena som blir i verkligheten

provat med lite batterier och kondingar i lägsta temp man tänkt sig
släng in allt i frysen ett par dar och låt trådarna hänga ut och mät lite då och då

det är en sak att mäta med hyggligt laddade batterier i runstemperatur, men nästan slut och -25 så börjar det bli jobbigare

Det var mig en jäkla bra idé. Det går ju snabbt att göra ett litet proto-kort med en brytare på. Stby-current kan man väl lösa med ett litet drainmotstånd för att få en ännu bättre simulering.
Kasta in i frysen och titt som tätt plocka ut kortet ur frysen, rigga upp skopet och "sända".

Tack för den idén grym!

Tycker att 20mΩ låter väl väldigt lågt. Inre resistansen på ett vanligt alkaliskt R6-batteri ~300mΩ...

Ledsen att jag inte länkat till det tidigare men det är detta datablad jag läst.

Det står: Typical impedance - 20 mOhm @ 1kHz

Jag är osäker på varför frekvensen står med men det var också därför jag skrev med det i min skiss ovan. Hade hoppats lite på att någon kanske skulle reagera om det var feltänk.

Hur tänker du här...?

"Är det rätt tänkt att om
ackumulatorn (3 x 1,2V-celler i
serie) har 20mOhm:s impedans
så skulle den vid en kortslutning
leverera ~180A, baserat på
3,6V / 0,04 Ohm?"

1,2/0,02=60
3,6/0,06=60

3,6/0,04(?)=90

Aj då, ja det var ett "litet" räknefel. Tripplat spänningen men inte gjort likadant med impedansen, därav mitt resultat 180A.
Ser nu att jag skrivit "0,04" på nästa rad också men räknat med 0,06.

Slarv av mig som jag ska redigera.