ข้อใดมีประสิทธิภาพดีกว่า: ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบสลับขั้นตอนหรือขึ้น

19

ฉันมีวงจรชุดแบตเตอรี่ลิเธียมที่แปลง 4.2V (เซลล์ 4.2V สองเซลล์พร้อมกัน) เป็น 5V อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้ตัวแปลง step-downจาก 8.4V (สองเซลล์ 4.2V เป็นอนุกรม) ถึง 5V การพิจารณาวงจรทั้งอ้างถูกนำมาใช้อย่างดีทางเลือกใดที่จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นในแง่ของการกระจายพลังงาน?

ฉันกำลังมองหากฎทั่วไปบางอย่างว่า "การลดระดับลงดีกว่าการเลื่อนขึ้น" หรือ "ความต่างของแรงดันสัมบูรณ์ที่สำคัญ"

voltage-regulator switching-losses

— viyps
แหล่งที่มา

เกี่ยวข้อง แต่ไม่เกี่ยวกับประสิทธิภาพ: แรงดันไฟฟ้าขึ้นหรือแรงดันไฟฟ้าตกหล่นเมื่อใช้แบตเตอรี่?

— viyps

ทั้งสองมีความคล้ายคลึงในทางทฤษฎีเมื่อใช้พลังงานจากแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติ แต่คุณกำลังใช้แบตเตอรี่และสิ่งนี้สร้างความแตกต่าง คุณอาจพบว่าแบตเตอรี่ซีรีย์ที่ 8.4v นั้นดีกว่าแบบขนานที่ 4.2v

— Andy aka

9

โดยทั่วไปแล้วตัวแปลง Boost จะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าตัวแปลงของ Buck แต่ไม่มากนัก เหตุผลพื้นฐานเกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่ไหลลงสู่พื้นโดยตรงในเวลาที่กำหนดแทนที่จะโหลดผ่านเช่นเดียวกับตัวแปลงบั๊ก มีบทความ EE-Times ที่ระบุถึงสิ่งนี้: ยกเลิกการลบล้างการสูญเสียพลังงานในการสลับตัวแปลงบูสเตอร์

อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปเนื่องจากตัวเหนี่ยวนำกระแสไหลลงสู่พื้นดินในช่วงเวลาเพียงเศษเสี้ยว (อัตราส่วนเวลาต่อช่วงเวลา) ไหลออกไปยังเอาท์พุทตามที่แสดงโดยกระแสการเต้นในรูปที่ 2 (นี่คือเหตุผลว่าทำไมตัวแปลงบูสเตอร์ พลังงานที่มีประสิทธิภาพกว่าตัวแปลงบั๊ก)

รูปที่ 2 องค์ประกอบปัจจุบันและการกระจายข้ามตัวแปลงเพิ่ม

เนื่องจากความแตกต่างของประสิทธิภาพไม่สำคัญคุณจึงควรตัดสินใจเลือกเกณฑ์เพิ่มเติมแทนการควบคุมประสิทธิภาพอย่างเดียวรวมถึง:

ความซับซ้อนของเครื่องชาร์จ (เซลล์เดียวง่ายกว่า)
ราคา
ขนาด
เซลล์ในซีรีส์จะถูก จำกัด โดยเซลล์ที่อ่อนแอที่สุด
เซลล์แบบขนานมีแนวโน้มที่จะเรียกเก็บซึ่งกันและกันและมีการเข้าชมอย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากกระบวนการทางเคมี
การสูญเสียเนื่องจากกระแสอินพุตสูงขึ้นด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า (เซลล์คู่ขนาน)

— apalopohapa
แหล่งที่มา

0

แบตเตอรี่มักไม่ชอบการเชื่อมต่อแบบขนานอย่างมากเนื่องจากความไม่ตรงกันของแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดจะส่งผลให้แบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าส่งกระแสไฟฟ้าเข้าไปในอุปกรณ์ที่อ่อนกว่า หากมีใครใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้และสถานะการชาร์จอยู่ใกล้พอแล้วนี่อาจส่งผลให้แบตเตอรี่พยายามทำให้เท่าเทียมกัน อย่างไรก็ตามเมื่อใช้แบตเตอรี่เซลล์ปฐมภูมิหรือหากสถานะการชาร์จไม่ได้ปิดลงโดยเฉพาะการไหลของกระแสไฟฟ้านี้อาจเป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่ทั้งสอง

การเดินสายไฟแบตเตอรี่ในซีรีย์มักจะปลอดภัยกว่าหากกระแสไฟฟ้าดับก่อนที่แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะลดลงต่ำกว่าระดับความปลอดภัยขั้นต่ำ สำหรับแบตเตอรี่เซลล์ปฐมภูมิระดับความปลอดภัยขั้นต่ำคือศูนย์โวลต์เกะกะ (ข้อกังวลไม่ได้เป็น "ความเสียหาย" สำหรับแบตเตอรี่ที่ตายแล้วและไร้ประโยชน์ แต่เป็นไปได้ที่แบตเตอรี่เซลล์หลักที่ขับรถกลับอาจทิ้งสารเคมีอันตรายในวงจรใกล้เคียง) สำหรับแบตเตอรี่เซลล์ที่ชาร์จไฟใหม่ได้แรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่ปลอดภัยจะสูงกว่ามาก (แบตเตอรี่ที่มีประจุต่ำกว่าจุดนั้นอาจเร่งการสึกหรอได้อย่างมาก)

ความแตกต่างใด ๆ ในประสิทธิภาพของการแปลงแบบ step-up และ step-down นั้นค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับปัญหาที่เกิดจากการเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรมหรือแบบขนาน

— SuperCat
แหล่งที่มา

2

ความคิดเห็นเก่า แต่สถานที่ดูเหมือนจะสกปรกเล็กน้อย หากคุณต่อแบตเตอรีในแบบคู่ขนานคุณจะทำเช่นนั้นเสมอดังนั้นจึงมีการจับคู่ในเวลาเชื่อมต่อ จากนั้นพวกเขาจะยังคงจับคู่เพราะพวกเขาอยู่ในแบบคู่ขนาน โหลดที่มีขนาดใหญ่อย่างยั่งยืนอาจไม่ตรงกันหากพวกเขามี IR แตกต่างกันมาก แต่ก็ไม่น่าจะมีนัยสำคัญ ในขณะที่แบตเตอรี่ในซีรีย์จะต้องคล้ายกันมากกับการจับคู่โดยไม่มีวงจรสมดุล สิ่งนี้ทำให้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมในหลาย ๆ ด้านเป็นเรื่องที่ยากขึ้น NiMH เป็นสัตว์ร้ายตัวอื่นด้วยเหตุผลที่ข้าไม่รู้ บางทีคุณอาจคิดถึงพวกเขา แต่พวกเขาก็เป็นข้อยกเว้น

— Tomek

ข้อใดมีประสิทธิภาพดีกว่า: ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบสลับขั้นตอนหรือขึ้น - ลง?