Supuesto: tensión de alimentación mínima de 3V deseada por el sistema.
La mejor solución :
La solución de 4 celdas obtiene un poco más de la energía total disponible de la batería y tiene 4/3 del volumen de la batería, de modo que 4 celdas funcionarán durante aproximadamente 1,4 veces hasta 3 celdas.
Las baterías que usan las personas PROBABLEMENTE tendrán un voltaje por celda de aproximadamente 0.9 voltios mínimo a aproximadamente 1.6 voltios máximo.
Es muy poco probable que las personas utilicen LiIon (3V a 4.2V / celda). Las células AA (= 14500) están disponibles en LiIon, pero son extremadamente raras en el mercado de consumo. Las personas que las tienen generalmente tendrán la suficiente educación para no usarlas en esta aplicación.
Es posible que las personas tengan células primarias de litio AA (aproximadamente 3V) u otras muy pocas veces disponibles, pero esto es extremadamente improbable. Mercurio, Zinc Air, LiFePO4.
Los voltajes a continuación son los límites razonablemente extremos.
Las células más probables son -
- NiCd - 0.9 - 1.3 V
- NimH - 0.9 - 1.4V
- Alkaline - 0.8 - 1.6V
- "Cloruro de zinc / LeClanche: 0,8 - 1,5 V
- LiIon - 3 - 4.2V
ZnCl es una linterna barata estándar o batería de radio.
Las baterías alcalinas tienen nominalmente 1.5V pero miden constantemente 1.55V o un poco más cuando están completamente cargadas. NimH son nominalmente 1.2V pero pueden ser 1.35V poco después de la carga.
Por lo tanto, excluyendo LiIon, el rango de voltaje es de aproximadamente 0,8 a 1,6 V / celda.
Si desea que los recargables se traten bien, entonces 1.0V es un límite inferior sensible a bajas corrientes, por lo que 1.0 - 1.6V
SO:
3 celdas: 3 x 1.0 - 1.6 V = 3V - 4.8V
4 celdas: 4 x 1.0 - 1.6V = 4V - 6.4V
(Lo anterior es para celdas nuevas y agotadas. Para voltajes "sensibles" de 1.0 - 1.5V, el rango es de 3-4.5V y 4 - 6V para 3 y 4 celdas)
En el caso más improbable de que LiIon se use, 3 células dan 9 - 12.6V y 4 células dan 12V - 16.8V. Inusual, pero debe diseñarse para evitar daños.
SO:
Con 3 celdas, SOLO baje a 3 V a 1.0 V / celda. Debajo de eso con, por ejemplo, ZnCl corre muy plano. Por debajo de 1.0V, todas las celdas tienen muy poca capacidad por lo que un regulador LDO de 3V sería "lo suficientemente bueno" Esto podría ser lineal con casi 100% de eficiencia a 3V y 3 / 4.5 = 66% de eficiencia a 4.5 V. Un convertidor de dólar puede funcionar en el rango de 80% - 90%. El Vin y el rango de voltajes relativamente bajos significan que el 90-95% alcanzable con buck en algunos casos no se aplicaría fácilmente aquí. Por lo tanto, un regulador LDO lineal funcionaría lo suficientemente bien aquí.
Con 4 celdas, SÓLO bajar a 4V a 1.0V / celda. (O hasta 4 x 0,8 V = 3,2 V con, por ejemplo, ZnCl, muy plano. Por lo tanto, un regulador LDO de 3V proporcionaría fácilmente 3 voltios. Esto podría ser lineal con una eficiencia máxima de alrededor del 75% a voltajes muy bajos de la batería y tan solo 50%). eficiencia a 6V pulg. Un convertidor Buck puede funcionar en el rango de 85% - 90%, ligeramente mejor que con 3 celdas. Por lo tanto, un convertidor Buck tendría mucho sentido con 4 celdas.
Si desea protegerse contra personas que usan celdas de LiIon, debe protegerse contra 3 x 4.2 = 12.6V o 4 x 4.2 = 18.8V Vin.
Puede apagar el sistema con una advertencia a estos voltajes (especialmente si se usó un regulador lineal) o aceptar la menor eficiencia general con un convertidor reductor, ya que un sistema optimizado para la mitad del voltaje de las celdas de LiIon probablemente no sea óptimo cuando se usó LiIon.
En el extremo inferior, cortaría la operación a 1 V / celda para proteger las celdas recargables, a menos que quisiera hasta la última "gota" de energía. (Con 3 celdas necesita un poco más de 1 V / celda con un LDO lineal).
Buck-boost con 3 celdas le permite obtener un poco más de las baterías con 3 celdas, pero tiene menos eficiencia en general, por lo que probablemente no tenga sentido en comparación con un LDO lineal.