我公司生產(chǎn)的微型氣泵液泵大多采用直流供電,為更好適用于移動便攜或手持式儀器應(yīng)用場景,其中部分型號專門針對移動便攜式蓄電池供電場景進行了優(yōu)化,本文的目的在于幫助客戶理解移動供電場景下微型泵工作特性及微型泵與供電方式的選型注意事項
一、續(xù)航時間
衡量電池供電能力 的計算公式及單位:
1、電池放電電流(A)×電池放電時間(h)=電池容量(Ah)=1000mAh
2、電池電壓(V)×電池容量(Ah)=電池能量瓦時(Wh)
電池的工作時間(續(xù)航時間)是:
3、電池容量(Ah)÷電池放電電流(A=1000mA)=小時(h)
4、供電能力(Wh)÷用電器功率(W)=小時(h)
以我司C15氣泵為例,其額定供電電壓為5V(寬壓供電3.2v-6v均可工作),電流為250mA,額定負載功率=額定電壓5V×負載電流250mA=1.25W 若使用1節(jié)18650鋰電池供電(可反復(fù)充電使用),其標準電壓為3.6v,標稱容量為2500mAh, 可計算出,該電池供電能力=電池電壓3.7V×電池容量(2.5Ah)=電池能量9.25瓦時 若采用上述電池進行供電,續(xù)航時間=電池能量9.25Wh÷額定負載功率1.25W=7.4小時 上述數(shù)據(jù)為在負載電流下計算得到的連續(xù)工作續(xù)航時間。需要注意的是,C15泵正常工作狀態(tài)下,工作電流約為100~200mA,小于負載電流,實際續(xù)航時間大于上述計算值,經(jīng)實測上述鋰電池可供使用時間約為12小時。
二、電池放電特性
一般在對電池供電系統(tǒng)進行理論分析時,會將電池簡化為電壓恒定內(nèi)阻為零的理想電壓源,但實際上任何電池在充放電過程中,電壓都會隨剩余容量進行波動,以以下常見電池為例:
鋰離子電池:額定工作電壓3.7V,滿電電壓4.2V,耗盡電壓2.75V
磷酸鐵鋰電池:額定工作電壓3.2V,滿電電壓3.6V,耗盡電壓2.5V
鉛酸蓄電池:額定工作電壓12V,滿電電壓14V,耗盡電壓10.8V
根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知,實際在工程應(yīng)用中,電池供電系統(tǒng)輸出電壓隨容量下降逐漸降低,電池的這一特性需要主意兩方面問題:
1、電池壓降,在沒有穩(wěn)壓電路的情況下,供給微型泵驅(qū)動電機的電壓也會逐步下降,在此種情況下微型泵電機轉(zhuǎn)速及扭矩也會隨電壓下降而下降,因此會導(dǎo)致泵的流量及帶負載能力發(fā)生變化。在需要重載和流量恒定的使用場合下,建議在供電電路中增加穩(wěn)壓電路,或選用內(nèi)置穩(wěn)壓電路的微型泵。
2、電池過放電會導(dǎo)致電池容量受損,并嚴重縮短電池壽命。例如,鋰離子電池耗盡電壓為2.75V,但耗盡電池容量會使電池本身受損,故一般電池會內(nèi)置過放電保護電路,使電壓在3.6V或3.3V時即停止放電從而避免過放電情形。在電池選型時,需同時考慮電池的耗盡電壓及保護電路放電電壓,使其與微型泵輸入電壓匹配。
三、微型泵的選擇
泵型號 | 額定電壓 | 負載電流 | 電機類型 | 是否內(nèi)置穩(wěn)壓電路 | 電壓變化是否影響產(chǎn)品參數(shù) | 建議供電類型 |
C13 | 3.7V~6V(額定5V) | 140/200mA@5V | 直流有刷電機 | 否 | 是 | 18650鋰離子電池 |
C15,D15,S15 | 3.2V~6V(額定5V) | 250mA@5V | 直流無刷電機 | 是 | 否 | 鋰離子電池,磷酸鐵鋰電池 |
C17 | 12V | 50mA@12V | 直流有刷電機 | 否 | 是 | 鋰離子電池,鉛酸蓄電池 |
C25S | 5V | 160mA@5V | 直流有刷電機 | 否 | 是 | 鋰離子電池 |
C25L | 12V | 100mA@12V | 直流有刷電機 | 否 | 是 | 鋰離子電池,鉛酸蓄電池 |
四、供電電池的選擇
1、對于3.2V~6V寬電壓供電,且內(nèi)置穩(wěn)壓電路的C15、D15、S15系列產(chǎn)品,特別適用于移動供電場景,內(nèi)置穩(wěn)壓電路可確保供電電壓波動及持續(xù)下降的情況下,泵的流量和參數(shù)保持穩(wěn)定。且當電池放電電壓低于3.2V時,泵自動停止工作,也可以避免電池過放電情況出現(xiàn),有利于保護電池壽命;考慮到同時保持供電電池的微小體積,尤其適用于搭配各型聚合物鋰離子電池及18650鋰電池,一節(jié)5號AA干電池大小的18650電池即可驅(qū)動C15系列產(chǎn)品連續(xù)工作7~12小時。如果需要更長時間的續(xù)航能力,則可以采用26650或32650尺寸的鋰電池,一般電池容量均超過5000mAh,可支撐更長時間的供電,也可根據(jù)實際情況并聯(lián)多個18650電芯從而有效增大電池容量。
2、對于3.7V~6V寬電壓供電的C13產(chǎn)品,及5V供電的C25S產(chǎn)品,可根據(jù)實際供電電路情況,選擇單個額定3.7V的鋰電池驅(qū)動,或串聯(lián)2個額定電壓3.2V的磷酸鐵鋰電池進行驅(qū)動。需要注意的是因為不帶內(nèi)置穩(wěn)壓電路,需要電池內(nèi)置保護電路避免電池過放電,且泵的流量和帶負載能力會隨著電池放電而下降,若需要流量穩(wěn)定,則需要再附帶穩(wěn)壓電路。
3、對于12V和24V供電的泵,可選擇額定電壓12V或24V的鉛酸蓄電池或鋰電池,一般這種電池體積較大,多用于車載設(shè)備,考慮到放電壓降及車載電壓波動情況,建議在供電電路中增加穩(wěn)壓模塊以確保微型泵穩(wěn)定工作;
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