电源技术中的为便携设备选择电源系统

对便携式设备的生产商来说，给手持设备选择合适的电池组是很困难的。因为电池的选择会对设备的功能、型号、成本造成很大的影响。设计者面对着很多选择，从简单的铅酸电池组到复杂的集成了电子安全、监视和充电控制电路的锂离子电池。 NiMH电池 这种电池的容量是同体积NiCd电池的两倍，而重量更轻、更环保，且不需要电子安全设备。NiMH电池正在很多应用中替代铅酸电池成为锂离子电池和铅酸电池的过渡品，而NiCd电池则专注于高速应用。 一般来说，在不使用的时候，这些电池在一年中至少要重新充一次电。并且，NiMH电池还要承受电压下降导致的记忆效应。 锂离子电池 相对于NiMH电池，锂离子电池能提供1.5～2倍的电 在为便携设备选择电源系统时，设计师需要考虑多种因素，包括电池的类型、容量、安全性能、自放电率、成本以及环境适应性。本文将深入探讨几种常见的电池技术，帮助理解它们各自的特点和适用场景。 镍氢电池（NiMH）是一种常见选择，它的容量是相同体积镍镉电池（NiCd）的两倍，同时重量更轻且更加环保。NiMH电池在许多应用中逐渐取代铅酸电池，成为锂离子电池的过渡选项。然而，NiMH电池存在记忆效应，即长期未完全放电再充电会导致电池容量降低，因此需要定期进行深度放电。此外，即使不使用，NiMH电池也需要每隔一段时间进行充电，以防止自放电导致的容量损失。 锂离子电池（Li-ion）提供了更高的能量密度，是NiMH电池的1.5到2倍，且没有记忆效应。其自放电率较低，但需要保护电路来限制电压和电流，以防止过充或过放引起的安全问题。随着技术的发展，高放电率的锂离子电池如A123系统的电池，通过纳米技术提高了放电性能和电池寿命，同时也增强了安全性和耐用性。 锂聚合物电池（Li-polymer）相比锂离子电池具有更高的能量密度，安全性能更强，因为其电解液是凝胶状或高沸点固体，不易在高温下膨胀。这使得锂聚合物电池在过压和高温条件下的安全性得到显著提高。 镍镉电池（NiCd）因其低成本和高放电率而受到青睐，尤其是在需要高功率输出的场合。但NiCd电池含有有毒的镉，且能量密度较低，反复充放电会导致容量和电压变化。 密封铅酸电池（SLA）虽然维护简单且价格较低，但其能量密度低，重量较重，适用于需要长期待机和低成本电源的场景。纯铅锡SLA适合户外应用，而铅钙电池常用于备用电源系统。 碱性电池因其普遍可用和适中的价格被广泛应用，但其能量密度较低，且在极端低温环境下电解液会冻结。相比之下，锂硫化物电池提供更高的能量密度和更长的使用寿命，适用于高脉冲电流需求的场合。锂二氧化锰电池具有高能量密度、可靠性及长寿命，是锂二氧化硫电池的替代品，特别适合在宽温度范围内工作的设备。锂二氧化硫电池在低温下具有良好的性能，适用于军事设备。而锂亚硫酰氯电池则拥有最高的能量密度，适用于低持续电流和缓和脉冲电流的应用，寿命长达15至20年。 电池安全是至关重要的，高能量密度的电池需要内置保护电路来防止过充、过放和短路。即使如此，备用安全系统如热保护电路或热熔丝也是必要的，以应对潜在的温度风险。电池组的设计应确保所有电池具有相近的容量和充电状态，同时利用电子元件进行均衡，以保持整体性能和寿命。 总结来说，为便携设备选择电源系统是一项复杂任务，涉及到权衡各种技术的优缺点。设计者需要根据设备的具体需求，如能量需求、尺寸限制、安全要求以及预算，来选择最适合的电池解决方案。同时，确保电池系统的安全性是不可忽视的关键因素。