Теплообменник в системе отопления, независимая схема отопления
Теплообменник передает тепло от одного теплового источника другому. Здесь исключается физический контакт между носителями тепла. Особенность подобной конструкции позволяет применять такое устройство практически в любой отопительной системе. Однако расходы на оборудование будут несколько выше и возрастать пропорционально мощности. Регулирующее оборудование здесь будет тоже немного сложнее и дороже. Теплообменники применяются в независимых системах теплоснабжения. Давайте сначала разберемся в том, как устроены наши теплосети.
В основном в России применяются системы теплоснабжения, которые называются независимыми и работают без теплообменника.
Тем не менее, у нас используют и независимую схему. Однако самой распространенной все еще остается зависимая система теплоснабжения. В этом случае котел греет воду, которая, минуя теплообменник, поступает непосредственно в батареи отопления в помещениях.
Схема нагрева состоит из нагревающего устройства, регулирующего оборудования и теплосети.
Температура регулируется в зависимости от погоды или при необходимости увеличить или уменьшить подачу тепла в помещения. В этом случае теплообменник не применяется, а значит регулировать температуру непосредственно в квартирах можно только в сторону её уменьшения. Котельная в этом случае требует дополнительного громоздкого оборудования, а тепловые сети постоянно то нагреваются, то остывают, что отрицательно сказывается на состоянии теплосетей и батарей отопления. В этой схеме большие утечки тепла. При относительной дешевизне эффективность такой отопительной системы немного ниже. Непосредственно в котельной невозможно точно рассчитать необходимое количество тепла для обогрева всех помещений. Поэтому эффективность теплоотдачи весьма низка при высоком уровне перерасхода тепловой энергии, что характерно для отопительных систем без разделенных контуров теплообмена.
Независимая система эффективного теплоснабжения с применением современных теплообменников
Заказать расчет теплообменника
Теплообменник позволяет значительно снизить потери тепловой энергии. На это влияет не только более эффективная двухконтурная схема теплоснабжения, но и дополнительная автоматика, которую можно применять только в подобных конструкциях. Независимая система теплового снабжения состоит из теплового распределительного пункта и дополнительных индивидуальных теплообменников, находящихся в инженерных помещениях непосредственно в каждом доме. Это позволяет регулировать подачу тепла в любой квартире более эффективно.
Как это устроено
От котельной тепло с фиксированной температурой порядка 95 градусов подается к основному распределительному пункту, на главный теплообменник. В обратном контуре тоже фиксированная температура 70 градусов. Такой становится температура после нагрева отопительных батарей. Теперь в котельной не нужно держать операторов, устанавливать дорогостоящую автоматику, мощные насосы и трубы отопления большого диаметра и, что немаловажно, можно использовать трубы меньшего диаметра. Потери тепла в этой схеме минимальны.
Блочный тепловой пункт
Довольно часто теплообменник повышенной производительности устанавливают непосредственно в котельной и применяют двойной тепловой контур, позволяющий продлить срок службы отопительного котла. Здесь внутренний тепловой контур котла использует меньшее количество теплообменного вещества, поэтому отсутствует накипь и котлы служат гораздо дольше.
При использовании теплообменника потребитель имеет возможность регулировать подачу тепла индивидуально, то есть в каждой квартире в отдельности. Нужны лишь индивидуальные регулирующие приборы непосредственно на батареях. Преимущество налицо.
Через теплообменник можно подключить теплый пол к системе отопления.
Как это правильно сделать: Здесь нужен дополнительный теплообменник для теплого пола. Но если подключить теплый пол к системе отопления без теплообменника, вы оставите соседей без тепла. Не столько важны потери тепла на обогрев вашего пола. Нужно учитывать, что вода в зависимой системе циркулирует иным образом и идет по пути наименьшего сопротивления, то есть по самому короткому пути и попросту не будет поступать к соседям.
У теплообменников лишь один недостаток. Это дополнительные затраты во время монтажа, но они с лихвой окупятся во время эксплуатации.
Стоит также подчеркнуть, что любую систему отопления как бытовую, так и промышленную, можно усовершенствовать. А из зависимой отопительной системы достаточно легко сделать независимую схему теплоснабжения. Для этого отопительную систему нужно дополнить теплообменником и установить специальную регулирующую автоматику. Но это придется делать во всех домах, которые обслуживает ваша котельная. В этом случае можно получить экономию на расход тепла до 40-ка процентов.
Следующая статья: Теплообменники в металлургической промышленности
Почему мы платим бешеные деньги за отопление от БашРТС в Башкирии, Уфа – 19 марта 2021
1
Как жильцам многоквартирных домов можно регулировать подачу тепла, если нет батареи с регулятором?
В первую очередь жителям необходимо обращаться в свою управляющую компанию. Самым оптимальным способом регулировки подачи тепла является установка погодозависимой автоматики на тепловом узле, которая также относится к собственности жильцов.
Установка регуляторов на индивидуальных радиаторах возможна исключительно в межотопительный сезон. Для их установки необходимо обращаться в УК.
Поделиться
2
Вернут ли деньги за перетоп и что нужно сделать, чтобы вернули?
Система отопления дома, в том числе элеваторный узел, — это зона ответственности УК, поэтому обращаться нужно именно к ней. Тот, кто осуществляет управление МКД (многоквартирным домом. — Прим. ред.), обязан принимать сообщения жильцов о предоставлении коммунальных услуг ненадлежащего качества. Также должен организовывать и проводить совместно с ресурсоснабжающей компанией проверку подобных фактов. Это требование действует даже при наличии у собственников помещений в МКД прямого договора с организацией, которая подает тепло. Оно предусмотрено постановлением Правительства РФ.
По итогам проверки составляется акт фиксации предоставления некачественной коммунальной услуги. Он и является основанием для проведения перерасчета платы.
Если сотрудник управляющей компании после проверки систем дома не обнаружит очевидных причин перетопов, следует вызвать специалиста ресурсоснабжающей организации. Специалист проверит режим теплопотребления дома и работу системы отопления и, если выявит нарушения, выдаст рекомендации по их устранению.
Поделиться
3
Почему топят одинаково, но в одних квартирах холодно, а в других — жарко?
Это значит, что проблема кроется в неисправности системы отопления в отдельном помещении жилого дома или наличии воздуха по конкретному стояку. Чтобы исправить ситуацию, необходимо обратиться в свою управляющую компанию.
Кроме того, очень многое зависит от состояния внутридомовых сетей. Чем меньше диаметр трубы в стояке, тем меньше поступает тепла в квартиру. Если внутри труб накапливается окалина, то пропускная способность циркуляции теплоносителя снижается. Каждая управляющая компания обязана ежегодно проводить работы по промывке внутридомовой системы отопления. Если работы не производились должным образом длительное время, то промывка уже не поможет: трубы изношены и требуют замены.
Отметим, что иногда и жители могут нарушать систему теплопотребления, если самостоятельно вносят изменения в инженерные коммуникации без согласования и без анализа возможных последствий. К примеру, кто-то монтирует водяной теплый пол, кто-то ставит дополнительные радиаторы либо добавляет секции к имеющимся, кто-то отапливает лоджии. Всё это приводит к разрегулировке внутренней системы отопления жилого дома и нарушениям качества теплоснабжения.
Поделиться
4
Если у меня дома регулятор температуры на батарее и я убавлю накал, я буду меньше платить?
Платить именно за то тепло, которое поступает в вашу квартиру, и контролировать траты можно, только установив индивидуальный теплосчетчик. Однако его установка возможна только в тех домах, в которых система отопления имеет горизонтальную разводку: иными словами, в квартире не должно быть стояков, проходящих через все этажи дома. Не стоит забывать, что при наличии такого теплосчетчика плата за отопление также будет включать обогрев мест общего пользования.
Поделиться
5
Почему те жильцы, которые вообще всю зиму держат батареи выключенными, платят, как все?
Платить именно за то тепло, которое поступает в вашу квартиру, и контролировать траты можно, только установив индивидуальный теплосчетчик (ответ на данный вопрос аналогичен предыдущему. — Прим. ред.).
Поделиться
6
Как будет меняться плата за отопление, если открывать окна и форточки зимой?
Открытые окна, форточки, двери увеличивают тепловые потери в доме, что, несомненно, сказывается на величине платежа (при наличии ОДПУ ТЭ — общедомового прибора учета теплоэнергии). Если в квартире жарко, то необходимо обращаться в свою УК для регулировки подачи тепла внутри дома.
Поделиться
7
Зависит ли температура горячей и холодной воды от отопления?
Температура горячей и холодной воды не зависит от отопления, так как это отдельные системы. Температура горячей воды на вводе в дом должна быть не ниже 60 °С. Причиной того, что из крана холодной воды течет теплая вода, может являться неисправность смесителя.
Поделиться
8
Возможно ли поставить спецсчетчик, который будет регулировать подачу тепла, как ХВС и ГВС?
Платить именно за то тепло, которое поступает в вашу квартиру, и контролировать траты можно, только установив индивидуальный теплосчетчик, при этом возможность установки индивидуальных счетчиков возможна только в тех домах, в которых система отопления имеет горизонтальную разводку, иными словами, в квартире не должно быть стояков, проходящих через все этажи дома. Не стоит забывать, что при его наличии плата за отопление также будет включать обогрев мест общего пользования. Устанавливать индивидуальный теплосчетчик должен собственник помещения за свой счет, обратившись в специализированную организацию.
Поделиться
9
При какой температуре воздуха за окном подачу тепла отключат либо станут понижать?
Решение об окончании отопительного сезона принимает местный муниципалитет (администрация) на основании Постановления в случае, если среднесуточная температура наружного воздуха будет держаться более + 8 градусов по Цельсию в течение 5 суток подряд.
Что касается изменения температуры теплоносителя (подачи отопления), он будет снижаться в связи потеплением и повышаться в связи с похолоданием, согласно температурному графику.
Поделиться
10
До какого числа жители региона могут подать на перерасчет за декабрьские платежки?
До 15 апреля прямые потребители БашРТС могут направить заявление на перерасчет размера платы за отопление в декабре 2020 года. Рассмотрение будет в течение 30 дней при соблюдении всех условий подачи заявления.
Здесь речь идет именно о потребителях, а не жителях региона: БашРТС присутствует только в восьми городах РБ.
Поделиться
По теме
30 марта 2021, 16:20
«Платим за растопление льдов Арктики»: уфимцы разрывают соцсети Хабирова из-за жгучих батарей22 марта 2021, 06:00
Жестокое убийство, секреты чиновников и тот же «БашРТС»: коротко о самом главном в Башкирии за неделю20 марта 2021, 14:02
После жалоб на отопительные счета в Белорецке уволили директора сетевой компании15 марта 2021, 12:55
В «БашРТС» рассказали, когда в домах жителей региона прекратится пекло14 марта 2021, 18:00
В компании «БашРТС» объяснили, почему у жителей региона в квартирах печет, как на югах
Эллина Юсупова
Главный редактор
БашРТСОтоплениеБашкирия
- ЛАЙК8
- СМЕХ7
- УДИВЛЕНИЕ0
- ГНЕВ7
- ПЕЧАЛЬ10
Увидели опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter
КОММЕНТАРИИ45
Читать все комментарии
Гость
Войти
Как нагреть литиевую батарею при низкой температуре?
перейти к содержанию Как нагреть литиевую батарею при низкой температуре?Энергетические и мощностные характеристики литий-ионных аккумуляторов сильно ухудшаются при низкотемпературном использовании. Микроскопически низкотемпературные характеристики силовых литий-ионных аккумуляторов проявляются в виде снижения температуры, увеличения импеданса силового аккумулятора, снижения разрядного напряжения и быстрого падения напряжения на клеммах аккумулятора, что приводит к его доступной емкости и мощности. сильно ослаблен. Кроме того, в силовой батарее не только трудно достичь сильноточного разряда при низких температурах, но и из-за увеличения импеданса батареи зарядное напряжение быстро растет, что сокращает время достижения батареей напряжения отключения защиты от зарядки. . Следовательно, существуют недостатки, связанные с трудностями зарядки и низкой эффективностью зарядки.
В микромасштабе низкотемпературные характеристики литий-ионных силовых аккумуляторов можно обобщить как в основном ограниченные следующими ключевыми факторами:
(1) Ионная проводимость электролита внутри аккумулятора слишком низкая при низких температурах ;
(2) Проводимость пленки SEI на поверхности частиц графита на отрицательном электроде батареи снижается при низких температурах;
(3) Скорость электрохимической реакции электрода батареи снижается при низкой температуре ;
(4) Коэффициент твердофазной диффузии ионов лития в частицах графитового материала отрицательного электрода батареи при низкой температуре слишком низок;
В частности, работоспособность литий-ионных аккумуляторов при низких температурах связана, прежде всего, с электролитом аккумулятора. Растворитель электролита силовой батареи не только непосредственно влияет на температурный диапазон жидкофазной линии электролита, но и непосредственно участвует в реакции образования пленки SEI. Проводимость электролита снижается при низких температурах, а низкотемпературная зарядка приводит к тому, что осажденный металлический литий легко реагирует с электролитом, что приводит к дальнейшему ухудшению низкотемпературных характеристик литий-ионной аккумуляторной батареи.
Увеличение импеданса мембраны SEI внутреннего электрода батареи при низкой температуре является еще одним фактором ухудшения низкотемпературных характеристик силовой батареи. При низких температурах импеданс мембраны SEI внутреннего электрода батареи увеличивается, а доступная мощность силовой батареи уменьшается. Особенно при зарядке при низкой температуре металлический литий осаждается на поверхности частиц отрицательного электрода, а реакция металлического лития с электролитом вызывает утолщение пленки SEI.
С одной стороны, импеданс мембраны SEI батареи увеличивается, с другой стороны, уменьшение доступных активных ионов лития в отрицательном электроде приведет к необратимому снижению мощности емкости батареи.Скорость электрохимической реакции силового аккумулятора снижается при низких температурах, а внутреннее сопротивление миграции заряда значительно увеличивается. По сравнению с электрохимическим омическим внутренним сопротивлением и импедансом мембраны SEI процесс электрохимической реакции батареи более явно контролируется температурой. Внутреннее сопротивление миграции заряда экспоненциально возрастает с понижением температуры. Можно считать, что резкое увеличение внутреннего сопротивления низкотемпературной миграции заряда является основной причиной ухудшения энергетических показателей силовой батареи. Снижение коэффициента твердофазной диффузии ионов лития в отрицательном графите также является одним из основных факторов, вызывающих ухудшение низкотемпературных характеристик силовой батареи.
Уменьшение твердофазного коэффициента диффузии ионов лития в отрицательном графите при низких температурах является основным этапом регулирования скорости, приводящим к ухудшению емкостных характеристик силовой батареи. Когда аккумулятор заряжается при низкой температуре, меньший коэффициент диффузии приведет к блокировке процесса диффузии ионов лития в графите отрицательного электрода, что может легко привести к образованию «литиевых отложений» на поверхности частиц отрицательного электрода, что приведет к необратимому повреждению. к аккумулятору.
Криогенные литиевые батареи уже являются распространенным типом криогенных батарей. Поскольку химический состав батареи ограничен, она не может нормально реагировать в низкотемпературной среде, чтобы заставить работать низкотемпературную литиевую батарею, поэтому низкотемпературная батарея должна в определенной степени нагревать температуру батареи, чтобы сделать батарея работает. Итак, каковы общие технологии низкотемпературного нагрева литиевых батарей?
- Метод внутреннего самонагрева
Вообще говоря, цель самонагрева может быть достигнута путем зарядки или разрядки аккумулятора.
- Метод нагрева MPH (взаимный импульсный нагрев)
Метод нагрева MPH использует батарею и другой элемент накопления энергии (например, батарею и конденсатор) для формирования нагревательной цепи, и батарея нагревается в процессе зарядки и разрядки батареи. Метод нагрева MPH может обеспечить более высокую скорость нагрева и хорошую однородность температуры. По сравнению с методом самонагрева разряда, большая часть энергии батареи, потребляемой методом нагрева MPH, используется для производства тепла внутри батареи, и только меньше энергии потребляется во внешней цепи. Следовательно, эффективность использования энергии метода нагрева MPH выше. Энергозатраты в процессе нагрева, как правило, не превышают 10 % от емкости батареи, а время нагрева, как правило, не превышает 5 мин. Чтобы уменьшить влияние стратегии нагрева импульсным током на старение батареи, необходимо оптимизировать амплитуду и частоту импульсного тока из модели.
- Самонагревающаяся литий-ионная батарея
Самонагревающиеся литий-ионные батареи могут генерировать много тепла за короткий промежуток времени, и преобладает тепло, выделяемое тонким никелевым листом. Однако ламинированная структура элемента батареи приводит к тому, что батарея имеет лишь небольшой коэффициент теплопередачи в направлении толщины, вызывая большой температурный градиент от тонкого никелевого листа к внешней поверхности батареи, формирующийся внутри батареи. Неравномерное распределение температуры внутри батареи также вызывает неравномерное распределение тока, что влияет на эффективность нагрева и срок службы батареи. Чтобы улучшить однородность температуры внутри батареи во время процесса нагрева, несколько никелевых листов располагаются параллельно в разных местах внутри батареи.
Несмотря на то, что самонагревающиеся литий-ионные батареи могут вызывать неравномерное распределение температуры внутри батареи, максимальную разницу температур можно эффективно контролировать с помощью многокомпонентной параллельной конструкции или стратегии прерывистого нагрева. Однако самонагревающиеся литий-ионные батареи требуют изменения внутренней структуры батареи, что снижает плотность энергии батареи. В то же время, как только батарея теряет температурный контроль, высокоактивный никелевый лист, встроенный в батарею, подвергает батарею серьезным рискам для безопасности. Таким образом, самонагревающиеся литий-ионные аккумуляторы должны применять осторожные и эффективные стратегии управления, а также точно отслеживать и прогнозировать внутреннюю температуру аккумулятора, чтобы предотвратить перегрев аккумулятора и угрозу безопасности вождения.
- Метод нагрева переменного тока
Метод нагрева переменного тока заключается в выработке тепла путем подачи переменного тока на аккумулятор для нагревания аккумулятора изнутри. Периодический процесс зарядки и разрядки может быстро нагреть аккумулятор и сохранить ТЕМПЕРАТУРУ аккумулятора неизменной. Метод нагрева переменного тока может использовать внешний источник питания переменного тока, чтобы процесс нагрева не потреблял собственную энергию батареи. Среди различных форм волн переменного тока наиболее широко используется синусоидальный переменный ток.
Метод нагрева переменным током имеет значительные преимущества, такие как высокая скорость нагрева, высокая эффективность использования энергии и хорошая однородность температуры, а также широкие перспективы развития. В случае наличия внешнего источника переменного тока схема нагрева методом переменного тока очень проста и легко реализуема.
- Циркуляционное высокотемпературное газовое отопление
Воздух используется в качестве среды для прохождения непосредственно через модуль силовой батареи для нагрева блока силовой батареи. Как правило, используется метод принудительной воздушной конвекции, то есть горячий воздух направляется в бокс силовой батареи через внешний вентилятор и другие устройства, и происходит обмен теплом с силовой батареей. Горячий воздух может генерироваться нагревательным листом или получаться за счет тепла, выделяемого двигателем и мощными электронными и электрическими нагревательными устройствами в автомобиле. В гибридных автомобилях энергия для нагрева воздуха также может обеспечиваться двигателем. Этот метод требует, чтобы площадь теплового контакта между воздухом и силовой батареей была максимально увеличена, что имеет преимущество низкой стоимости. Тем не менее, упаковка, место установки и площадь теплового контакта силовой батареи должны быть спроектированы так, чтобы улучшить использование энергии и равномерность нагрева.
- Циркуляционный высокотемпературный жидкостный нагрев
Он аналогичен методу нагрева циркулирующим высокотемпературным газом, но поскольку пограничный слой жидкости тонкий и обладает преимуществом высокой теплопроводности, скорость теплопроводности жидкости прямого контакта намного выше, чем у воздуха при одинаковая скорость потока. А в более сложных условиях эксплуатации жидкость может лучше соответствовать требованиям к терморегулированию аккумуляторов электромобилей. В настоящее время основным методом является использование жидкости для обмена теплом с внешним миром для подачи тепла в аккумуляторную батарею. Трубопроводы могут быть расположены между модулями или кожухи могут быть расположены вокруг модулей, или модули могут быть погружены в жидкость. Если между жидкостью и модулем используются теплообменная трубка и рубашка, в качестве теплоносителя можно использовать воду, этиленгликоль, масло и даже хладагент. Если модуль силовой батареи погружен в диэлектрический теплоноситель, необходимо принять меры по изоляции для предотвращения короткого замыкания. Скорость теплообмена между теплоносителем и стенкой силового аккумуляторного модуля в основном зависит от теплопроводности, вязкости, плотности и скорости течения жидкости. В настоящее время метод жидкостного нагрева предъявляет высокие требования к герметизации и изоляции бокса силовой батареи, что усложнит конструкцию всего бокса силовой батареи. Есть еще много проблем с точки зрения надежности, которые необходимо решить.
- Нагревательная пластина и нагревательная пленка расположены на поверхности аккумуляторной батареи
Под подогревом нагревательной пластины понимается добавление электрической нагревательной пластины к верхней или нижней части аккумуляторной батареи или между ними. При нагреве электрическая нагревательная плита находится под напряжением, и часть тепла нагревательной плиты напрямую передается на силовую батарею посредством теплопроводности. Нагревательная пластина используется для нагрева, время нагрева велико, а распределение температуры силового аккумулятора после нагрева неравномерно, что приводит к большой разнице температур. Металлическая пленка из широкой проволоки прикреплена к двум большим сторонам ячейки силовой батареи для нагрева. Температурная однородность этого метода хорошая, а эффективность нагрева высокая, но для этого требуется точная система контроля температуры, а при высоких температурах это в определенной степени влияет на рассеивание тепла элементом силовой батареи.
DNKPOWER2023-05-15T03:19:32+00:00 Ссылка для загрузки страницы Перейти к началуУскорьте зарядку литий-ионных аккумуляторов и уменьшите нагрев с помощью переключаемого PowerPath Manager
к Стив Мартин Скачать PDF
Введение
Гонка дизайнеров портативных устройств упаковать столько «крутых» функций, сколько возможно во все более мелкие устройства. Большой, яркие цветные дисплеи, Wi-Fi, WiMax, Bluetooth, GPS, камеры, телефоны, сенсорные экраны, киноплееры, музыка плееры и радио – это лишь некоторые из особенности, характерные для современных аккумуляторов портативные устройства с питанием. Один большая проблема с упаковкой такого количества Особенности в таком маленьком пространстве что «крутой» продукт должен на самом деле оставаться прохладным во время использования. Минимизация рассеянного тепло является приоритетом в портативных устройствах, а важным источником тепла является зарядное устройство.
Один из компонентов КПК имеет мало изменились за эти годы – Литий-ионный аккумулятор. В то время как возможности современных аккумуляторов увеличилось от нескольких сотен миллиампер часов до нескольких ампер-часов для размещения постоянно расширяющаяся функция набор современных портативных изделий, базовая технология литий-ионных аккумуляторов остался неизменным. Почему литий-ионный так долго прожил? Непревзойденная энергия плотность (как по массе, так и по объему), высокое напряжение, низкий саморазряд, широкий рабочий диапазон температур, без памяти эффект, без реверса клеток, без балансировки клеток, и низкое воздействие на окружающую среду все сделать литий-ионный аккумулятор предпочтительным выбором для высокопроизводительных портативных продукты.
Зарядка сегодняшних больших аккумуляторов, однако, это не мелочь. Для того, чтобы заряжать их в разумных пределах времени, они должны быть заряжены в скорость, соответствующая их возможностям и по определенному алгоритму. Например, полностью зарядить аккумулятор емкостью 1 Ач за примерно один час требует одного ампер зарядного тока. Если питание от USB зарядка желательна, то только 500мА ток доступен, удваивая время зарядки до двух часов.
Другая проблема с более высоким зарядом токи – это дополнительное тепло, теряемое в процессе заряда. С момента заряда мощность для этих устройств обычно приходит от источника 5В, например USB-порта или настенный адаптер 5 В, потеря мощности может быть значительный. Предполагая здоровый литий-ионный батарея тратит значительное время при его «счастливом напряжении» 3,7 В во время зарядка, затем эффективность зарядки через линейный зарядный элемент может в лучшем случае быть 3,7 В/5 В или 74%. Когда батарея напряжение менее 3,7 В, потери еще хуже. Даже на максимуме плавающее напряжение 4,2 В, где батарея тратит около 1/3 заряда время, эффективность зарядки не может быть лучше чем 84%.
С аккумулятором емкостью 1 Ач, заряженным при «1С» мы можем ожидать около 1,3 Вт мощность будет потеряна при доставке 3,7 Вт к аккумулятору через самую длинную часть цикл зарядки. Обратите внимание, однако, что энергия, переданная аккумулятору не приводит к какой-либо значительной температуре подниматься по мере накопления заряда батареи энергию для будущего использования. Это означает что основной источник тепла во время зарядки генерируется само зарядное устройство. С учетом этого при заданный уровень мощности имеет смысл перейти на импульсное зарядное устройство для повышения эффективности зарядки, менее зарядное устройство выделяло тепло и уменьшало Время заряда.
И LTC4088, и LTC4098 являются примерами одноэлементных зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов от Analog Devices. которые не только предлагают высокую эффективность импульсного зарядного устройства, но также включают технологию PowerPath. Управление PowerPath — это метод который использует третий, или промежуточный, узел, обеспечивающий мгновенную работу, который обеспечивает питание системы когда напряжение аккумуляторной батареи ниже отключение системы. Только такие продукты, как LTC4088 и LTC4098 объединяют шаг понижающий импульсный регулятор DC/DC с линейное зарядное устройство в уникальном способ, который обеспечивает высокую эффективность мощности доставка как на системную нагрузку, так и на батарея. Прежде чем мы углубимся в эти части, давайте посмотрим, как это было сделано раньше.
Рис. 1. Сократите время зарядки аккумулятора и охладите портативные устройства с помощью переключаемого диспетчера PowerPath/зарядного устройства.
Старая школа: Linear PowerPath
Топология промежуточного узла не новый. На рис. 2 показан пример линейная топология PowerPath. В этом архитектура, выключатель с ограниченным током подает питание от входного разъема как на внешнюю нагрузку, так и на линейную зарядное устройство. Линейная батарея затем зарядное устройство подает питание от промежуточный узел к аккумулятору.
Рис. 2. Блок-схема традиционного линейного PowerPath, имеющего существенные ограничения эффективности.
Если ток нагрузки достаточно велик ниже предела входного тока, чтобы позволить некоторый ток должен быть направлен на батарею зарядке, напряжение на V OUT почти равно входному напряжению питания, пусть скажем 5В. В этом случае путь от V IN до V OUT чрезвычайно эффективен, поскольку нет значительного падения напряжения на проходной элемент. Обратите внимание, однако, что падение напряжения между V ВЫХОД (~5В) и V BAT (скажем, 3,5 В) означает линейный зарядное устройство работает неэффективно. Таким образом, мощность, подаваемая на нагрузку, поступает эффективно в то время как мощность подается на батарея поступает неэффективно.
Теперь возьмем альтернативный случай, когда ток нагрузки превышает входной установка лимита тока. Здесь ввод срабатывает контроль ограничения тока и напряжение в промежуточном узле, В OUT , падает чуть ниже напряжения батареи, таким образом, внося аккумулятор в качестве источник дополнительного тока. Хотя это желаемое поведение, обеспечивающее ток нагрузки имеет приоритет над зарядом текущий, обратите внимание, что теперь есть неэффективность на проходном элементе, потому что существует большая разница в напряжении между входным контактом, снова на 5В, и выходной контакт, который теперь может быть около 3,5 В.
Из этих примеров мы можем видеть что в то время как линейная топология PowerPath выполняет необходимые PowerPath функции управления при любых условиях, он имеет некоторые присущие неэффективности. В частности, с линейным PowerPath топология там скорее всего питание впустую в одном или другом из двух линейные проходные элементы под различные условия. В следующем разделе мы увидим как переключающийся PowerPath избегает подводные камни линейного PowerPath.
Новая школа: высокая эффективность с переключением PowerPath
На рис. 3 показана альтернатива линейный PowerPath, коммутационный PowerPath. Здесь понижающий DC/DC преобразователь подает питание от входной разъем к промежуточному узел V OUT . Линейное зарядное устройство есть подключен от промежуточного узла к аккумулятору, как и в случае с линейный PowerPath. Большая разница от линейного PowerPath заключается в том, что путь от V IN до V OUT поддерживает относительно высокая эффективность независимо от напряжения разница, так как это переключение, а не линейный путь.
Рисунок 3. Блок-схема переключения PowerPath. Большим преимуществом схемы PowerPath с переключением по сравнению с линейной PowerPath является то, что путь от V IN до V OUT сохраняет относительно высокую эффективность независимо от соотношения V IN / V BAT .
Тогда как быть с линейной батареей путь зарядки, другая большая часть общей картины эффективности? Напряжение падает между V OUT и батареей в значительной степени снизит эффективность усиления импульсного стабилизатора. Общая эффективность остается высокой при LTC4088 и LTC4098 потому что функции под названием Bat-Track ™ . С Bat-Track, выходное напряжение импульсный регулятор запрограммирован на отслеживать напряжение батареи плюс несколько разница в сто милливольт. С выходное напряжение никогда не бывает значительно выше напряжения батареи, немного мощность когда-либо теряется в линейной батарее зарядное устройство. Проходной элемент зарядного устройства оставляет большую часть контроля напряжения обязанности перед переключающим регулятором и существует только для управления зарядным током, Контроль плавающего напряжения и безопасности батареи — задачи в чем он превосходен.
USB-на основе Зарядка с постоянной мощностью
В наши дни важной особенностью во многих портативных продуктах удобство зарядки от USB порт. LTC4088 и LTC4098 иметь уникальную систему управления, которая позволяет им ограничивать входной ток потребление для USB-совместимого приложений с максимальной мощностью доступный для нагрузки и батареи зарядка. Эти два устройства не только иметь настройки низкой и высокой мощности USB 100 мА и 500 мА, но они также поддерживают настройку более высокой мощности 1 А для применение настенного адаптера.
Для продуктов с большими батареями, Контроль тока USB может быть ограничивающим фактор, определяющий, насколько мощность подается на батарею в течение зарядка. С линейным PowerPath топология, вход и выход текущие ограничено — сумма токов нагрузки и ток заряда аккумулятора не может превышать входной ток. В В этом случае коммутационный PowerPath имеет значительное преимущество перед линейным PowerPath. В коммутационном PowerPath топология вход по-прежнему актуален ограничено, но это только доступные ограничения мощность на нагрузку и зарядное устройство. Этот является важным отличием. Рисунок 4 показывает пример того, как LTC4088 может обеспечить увеличение зарядного тока до 40% по сравнению с линейным PowerPath дизайн.
Рис. 4. Входная мощность с ограничением тока заряда.
Обратите внимание, что пока ток USB ограничено 500 мА, возможно для ток заряда должен быть выше 500 мА из-за высокая эффективность коммутации Система PowerPath. Так что не только более высокая эффективность производит меньше тепла, но это также сокращает время зарядки.
Топология с ограничением входного тока предложений LTC4088 и LTC4098 большое преимущество перед устройствами, использующими топология, управляемая выходным током для обеспечения совместимости с USB. Это потому что при повышении напряжения батареи на протяжении всего цикла заряда эффективная мощность, потребляемая аккумулятором также повышается, предполагая постоянный ток. Чтобы сохранить соответствие USB в системе с регулируемым выходным током (при условии идеальной эффективности) один пришлось бы ограничивать заряд батареи ток до своего предельного по мощности значения при максимальное напряжение батареи.
Например, чтобы оставаться ниже 2,5 Вт (5 В IN • 500 мА) подачи питания при Напряжение аккумулятора 4,2 В, ток заряда не должен превышать 595 мА. Этот текущий лимит слишком консервативен когда напряжение батареи низкое, скажем 3,4В, где можно было бы подавать 735 мА, не нарушая Спецификация USB. Входной ток ограничен устройства, разработанные специально для Совместимость с USB, такая как LTC4088 и LTC4098, позволяет зарядному устройству использовать этот дополнительный доступный ток. В наоборот, выходной ток регулируется импульсное зарядное устройство, предназначенное для USB соответствие должно быть запрограммировано на ограничить ток заряда аккумулятора до корпус высокого напряжения (595 мА), таким образом подколенное сухожилие это при низком напряжении батареи. Сказал по-другому входной ток ограничен коммутационное зарядное устройство всегда экстракты как большая мощность от входного источника, как допускается, а выходной ток контролируемый нет.
Мгновенное включение (Запуск системы при низком заряде батареи)
На рис. 5 показана функция мгновенного включения. коммутационной топологии PowerPath. Когда напряжение батареи очень низкое и нагрузка на систему не превышает доступная запрограммированная мощность, выходное напряжение поддерживается на уровне примерно 3,6В. Это предотвращает системе от необходимости ждать напряжение батареи должно подняться до включение устройства – разочарование сценарий конечному пользователю.
Рисунок 5. Сравнение V OUT и BAT.
Это основная причина наличия развязанный выходной узел и батарея узел (т. е. топология с 3 терминалами). Эту функцию можно использовать для питания система в режиме пониженного энергопотребления. Для например, может быть достаточно мощности запустить и указать пользователю что система заряжается.
Автоматическая приоритезация нагрузки
Ток, подаваемый в систему на V OUT , а также заряд аккумулятора тока, образуют комбинированную нагрузку на импульсный регулятор. Если это вместе нагрузка не превышает уровень мощности запрограммировано ограничением входного тока схема, то коммутация PowerPath топология с радостью обеспечивает заряд и ток нагрузки без забот. Если, однако общая нагрузка превышает доступная мощность, зарядное устройство автоматически отказывается от некоторых или всех свою долю власти для поддержки дополнительная нагрузка. То есть нагрузка на систему всегда в приоритете и зарядка аккумулятора осуществляется только оппортунистически. Этот алгоритм обеспечивает бесперебойную питание системной нагрузки. Даже если только нагрузка на систему превышает мощность доступны от входной цепи ограничения, входной ток не превышает его запрограммированный предел. Скорее зарядное устройство отключается полностью а дополнительная мощность черпается из батарея через идеальный диод.
При включении идеального диода проводящий путь от аккумулятора к выходной контакт составляет примерно 180 мОм. Если этого достаточно для приложения, тогда никаких внешних компонентов необходимы. Если большая проводимость однако необходим внешний MOSFET можно использовать для дополнения внутренний идеальный диод. LTC4088 и LTC4098 имеют управляющий контакт для привода ворот опционального внешний транзистор. Транзисторы с сопротивление 30 мОм или ниже может быть используется для дополнения внутреннего идеала диод.
Полнофункциональное зарядное устройство
Оба LTC4088 и LTC4098 включите полнофункциональное зарядное устройство. Особенности зарядных устройств программируемый ток заряда, ячейка предварительное кондиционирование с обнаружением плохих клеток и терминация, зарядка CC-CV, C/10 обнаружение окончания заряда, безопасность отключение по таймеру, автоматическая перезарядка и термисторный формирователь сигналов для Температурная зарядка.
Расширения LTC4098
LTC4098 имеет несколько функций, которые LTC4088 – нет. Во-первых, он поддерживает возможность управления внешним Импульсный регулятор высокого напряжения на получать питание от второго входного источника такой автомобильный аккумулятор. Это также включает независимую защиту от перенапряжения модуль защиты, который в сочетании с внешним полевым МОП-транзистором может обеспечить значительную защиту входа для вход низкого напряжения (USB/WALL).
Контроллер ввода высокого напряжения
Управление внешним входом LTC4098 схема распознает, когда второй вход предложение присутствует и отдает приоритет этому ввод в том случае, если и он, и вход USB/WALL питается одновременно. Кроме того, Интерфейсы LTC4098 с номером аналоговых устройств высокого напряжения понижающие импульсные регуляторы на позволяют использовать входы с более высоким напряжением, например как автомобильный аккумулятор. Используя описана та же техника Bat-Track выше, вспомогательный входной контроллер управляет высоковольтным регулятором развивать напряжение при В ВЫХОД что дорожки прямо над батареей. Снова, этот метод приводит к высокой зарядке эффективность даже при зарядке от довольно высокое напряжение.
Защита от перенапряжения
LTC4098 включает перенапряжение контроллер защиты, который можно использовать для защиты низкого напряжения USB/Wall ввод из непреднамеренного приложения высокого напряжения или от вышедшего из строя настенный адаптер. Эта схема управляет затвор внешнего высокого напряжения МОП-транзистор N-типа. С помощью внешнего транзистор для защиты от высокого напряжения, уровень защиты не ограничивается параметры процесса LTC4098. Скорее характеристики внешнего транзистор определяет уровень предусмотрена защита.
Заключение
LTC4088 и LTC4098 представляют новая парадигма в управлении питанием и зарядка аккумулятора. Оба оптимизируют подача энергии путем объединения постоянных ограничение входной мощности с высоким регулятор эффективности переключения и Зарядка аккумулятора Bat-Track. Другой преимущества включают систему мгновенного включения запуск, автоматическое определение приоритетов загрузки и непревзойденная эффективность зарядки.