最大バッテリー電力を得るためのブースター回路の計算

この記事の目的は 、DCブースター(BPN)DC電圧コンバーター(BPN)の動作モードを計算して、一定の内部抵抗を持つバッテリーから可能な最大電力を抽出する方法を示すことです。



多くの場合、受信電力がハードウェアレベル(たとえば、SPV1040)で制御される集積回路(IC)が実際に使用されますが、そのようなデバイスの価格は非常に高くなります。

LED懐中電灯など、単純なバッテリー駆動のデバイスが作成される場合があります。 バッテリーを合理的に使用したいのですが、このコストは十分なはずです。

バッテリーの負荷抵抗と内部抵抗が事前にわかっている単純な回路の場合、昇圧ブースターの動作モードを計算する方法があります。



ブースター電圧コンバーター


それがどんな種類のコンバーターか見てみましょう。

典型的なBPNの一般的なスキームを図に示します。



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ここには、独自のブースターブロックを備えたn個のバッテリーが示されています。 特定のケースでは、1つを行うことができます。

キーが閉じられると、電流は「マイナス」に急ぎます。 インダクタンスを流れる電流が増加します(ただし、短絡電流の値に到達してはなりません。そうしないと、エネルギーが無駄になります)。インダクタンスはエネルギーを蓄積します。



次に、キーが開きます。 インダクタンスを流れる電流はすぐには変化せず、追加のEMFを生成し、蓄積された初期エネルギーを回路に放棄します。 T.O. この時点での負荷の電圧は、バッテリーの電圧よりも大きくなっています。

出力のコンデンサからの電流が逆流しないように、ダイオードが必要です。 ほとんどの場合、これは電圧降下の小さいショットキーダイオードです。



最大出力


物理学の学校のコースから、入力抵抗と外部抵抗が等しいときに、ゼロでない内部抵抗を持つ電流源の最大電力が達成されることがわかります。

回路の主な電流を記述します。



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ここで、emfはバッテリーのEMF、rは内部抵抗、Rnは負荷抵抗です。

結論の詳細に入ることなく、電流を増減するための公式を示します。



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いくつかの変換後、平均値を取得します。



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次の条件に従って、最大電力が達成されます。



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このシステムは、MathCad、MathLabなどの数学プログラムで数値的に解くことができます。



実用的な推奨事項:


1.この方法は、Rinの既知の定数値と既知の負荷抵抗に対してのみ使用できます。

2.バッテリーと並行して、コンデンサーをオンにする必要があります。

3.この回路の後、DC-DCモジュールを使用します。

4. PWM生成をサポートする安価な弱いコントローラーをインストールするのが最適です。たとえば、ATtinyシリーズ、ATmega、PICから何かを見つけることができます。

5.以来 回路は電流発生器として機能し、複数のユニットを調整せずに共通のコンデンサに組み合わせることができます。



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