你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

延長流量計(jì)電池壽命的5個(gè)優(yōu)秀實(shí)踐

發(fā)布時(shí)間:2021-12-22 來源:德州儀器 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】本文將介紹使用降壓/升壓轉(zhuǎn)換器和LiSOCI2電池時(shí)的五個(gè)優(yōu)秀實(shí)踐,以更大限度地延長電池壽命并降低總體維護(hù)和成本要求。首先,我們討論一些常見的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。


流量計(jì)使用鋰二氧化錳(LiMnO2)和鋰亞硫酰氯(LiSOCl2)電池供電。與LiMnO2電池相比LiSOCl2電池可實(shí)現(xiàn)更高的能量密度和更出色的每瓦成本比,因此普遍用于流量計(jì)。但是,LiSOCI2電池的脈沖響應(yīng)較差,這會(huì)導(dǎo)致瞬態(tài)電流負(fù)載期間電壓大幅下降。


可以將混合層電容器(HLC)或雙電層電容器等緩沖元件與LiSOCl2電池組合使用以提高其脈沖負(fù)載能力,但HLC和LiSOCl2電池的可靠組合成本高昂,并且會(huì)影響儀表的總成本。由于電池對(duì)流量計(jì)的維護(hù)要求和壽命也有影響,因此將降壓/升壓轉(zhuǎn)換器與LiSOCl2電池相結(jié)合的替代方法有助于降低整體解決方案成本并延長流量計(jì)的使用壽命。


本文將介紹使用降壓/升壓轉(zhuǎn)換器和LiSOCI2電池時(shí)的五個(gè)優(yōu)秀實(shí)踐,以更大限度地延長電池壽命并降低總體維護(hù)和成本要求。首先,我們討論一些常見的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。


設(shè)計(jì)智能流量計(jì)系統(tǒng)時(shí)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)難題


典型的流量計(jì)系統(tǒng)包含五個(gè)重要組成部分:計(jì)量前端、通信前端、微控制器(MCU)、電源管理集成電路和保護(hù)前端。


除了這些要求外,流量計(jì)通常外形小巧,必須在現(xiàn)場運(yùn)行15年以上,且維護(hù)成本應(yīng)盡可能低。


典型流量計(jì)的功耗概況


表1列出了標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的功耗概況,分為三種工作模式。


延長流量計(jì)電池壽命的5個(gè)優(yōu)秀實(shí)踐

表 1:標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的功耗概況


借助降壓/升壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)流量計(jì)的優(yōu)秀實(shí)踐


為了幫助延長智能流量計(jì)設(shè)計(jì)的電池壽命和性能,請(qǐng)考慮采用以下五個(gè)優(yōu)秀實(shí)踐。

優(yōu)秀實(shí)踐1:限制電池提供的峰值電流。


如圖1(取自SAFT LS17330電池的數(shù)據(jù)表)中所示,LiSOCl2電池通常不支持智能流量計(jì)中使用的無線電通信系統(tǒng)所需的高動(dòng)態(tài)范圍曲線。解決這個(gè)問題的一種方法是使用TPS63900降壓/升壓轉(zhuǎn)換器和一個(gè)緩沖元件來過濾電池電流。


延長流量計(jì)電池壽命的5個(gè)優(yōu)秀實(shí)踐

圖 1:+20°C下的SAFT LS17330典型放電曲線


優(yōu)秀實(shí)踐2:使輸出和輸入電壓電平保持獨(dú)立。


實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的電壓電平可優(yōu)化從電池汲取的輸入電流曲線以及提供給負(fù)載的輸出電流。這種做法還簡化了輸入和輸出之間緩沖元件的使用。


優(yōu)秀實(shí)踐3:使用工作電流較低且待機(jī)電流低于500nA的轉(zhuǎn)換器。


為了優(yōu)化系統(tǒng)的能源使用,轉(zhuǎn)換器的平均電流消耗與系統(tǒng)的電流消耗相比必須可以忽略不計(jì)。例如,如果流量計(jì)的平均電流消耗約為5μA,則轉(zhuǎn)換器的待機(jī)電流應(yīng)低于500nA。


優(yōu)秀實(shí)踐4:盡可能降低電源系統(tǒng)的電壓。


將系統(tǒng)視為由轉(zhuǎn)換器供電的電阻。保持低電源電壓可以減少系統(tǒng)消耗的待機(jī)電流。

優(yōu)秀實(shí)踐5:通過動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)優(yōu)化每種工作模式的電壓負(fù)載。


如圖 2 所示,TPS63900的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)功能使轉(zhuǎn)換器能夠動(dòng)態(tài)改變其輸出電壓,從而在理想工作點(diǎn)為負(fù)載供電。

 

延長流量計(jì)電池壽命的5個(gè)優(yōu)秀實(shí)踐

圖 2:基于TPS63900的電池前端


一些測量數(shù)據(jù)

●在以下條件下進(jìn)行負(fù)載瞬態(tài)測量:

●待機(jī)電流(Iout):999ms內(nèi)為158μA

●活動(dòng)電流(Iout):1ms內(nèi)為97.4mA

●輸入電壓(Vin):3.6V

●輸出電壓: 3.0 V

●輸出電容:300μF


如圖3和圖4所示,TPS63900能夠過濾從電池汲取的輸入電流,同時(shí)保持出色的效率和對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)。


延長流量計(jì)電池壽命的5個(gè)優(yōu)秀實(shí)踐

圖 3:TPS63900的脈沖響應(yīng)


延長流量計(jì)電池壽命的5個(gè)優(yōu)秀實(shí)踐

圖 4:TPS63900在輸入電壓為3.6V時(shí)的效率


通過在2.5mm x 2.5mm封裝或21mm2總解決方案尺寸中結(jié)合超低待機(jī)電流消耗、出色的瞬態(tài)響應(yīng)、輸出噪聲水平和動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié),TPS63900可幫助解決使用LiSOCl2 電池時(shí)遇到的難題,以及傳統(tǒng)的更復(fù)雜高成本方法在很長時(shí)間內(nèi)都無法解決的難題。


延長流量計(jì)電池壽命的5個(gè)優(yōu)秀實(shí)踐

圖5:TPS63900解決方案面積


(來源:德州儀器)


免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請(qǐng)電話或者郵箱editor@52solution.com聯(lián)系小編進(jìn)行侵刪。



推薦閱讀:

聚焦傳感器技術(shù) 貿(mào)澤提供各式傳感器技術(shù)助力設(shè)計(jì)創(chuàng)新

如何在功率變換應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的實(shí)時(shí)控制資源和可持續(xù)的平臺(tái)開發(fā)

大功率電池供電設(shè)備逆變器板如何助力熱優(yōu)化

2022年第99屆中國電子展邀請(qǐng)函

如何確保關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施精確授時(shí)與同步的彈性、冗余和安全性


特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉