3,7 V LiPo vs. 3,2 V LiFePO4 kompaktille elektroniikalle: jännite, tila ja lataus

Kompaktissa laitteessa on rajallisesti tilaa akulle ja tehoelektroniikalle. Akun kemian muuttaminen voi vaikuttaa molempiin, vaikka uuden kennon kapasiteetti on sama.

Vertaileville OEM-tiimeille Litiumpolymeeriakut LiFePO4-vaihtoehdoilla, nimellisjännite on vain lähtökohta. Päätös vaikuttaa myös laturin asetuksiin, säätimen toimintaan, akun ilmaisuun ja asennettuun akun kuoreen.

Käytännön kysymys ei ole, mikä akku voittaa jokaisen vertailun. Se on täydellinen ratkaisu, joka täyttää laitteen käyttöaika-, pakkaus- ja palveluvaatimukset hyväksyttävällä teknisellä kompromissilla.

Pikavastaus: Mikä akku sopii paremmin kompaktiin elektroniikkaan?

Yleinen 3,7 V:n LiPo-pussirakenne voi olla hyödyllinen lähtökohta, kun ohuella pakkauksella ja rajoitetussa tilassa olevalla energialla on eniten merkitystä. 3,2 V:n LiFePO4-rakenne saattaa ansaita arvioinnin, kun toistuva pyöräily ja lämpöstabiilisuus ovat tärkeitä prioriteetteja.

Kumpaakaan vaihtoehtoa ei kuitenkaan voida hyväksyä pelkästään näiden yleisten ominaisuuksien perusteella.

Vertaa:

• Täydellinen akun jännitealue vastaa laitteen tulovaatimuksia.

• Tarkat latausjännite-, virta- ja lämpötilarajat.

• Käyttökelpoiset wattitunnit todellisella kuormituksella.

• Valmiin pakkauksen mitat, massa ja lisäelektroniikka.

• Suorituskyky vaaditun käyttöiän ajan.

Älä liitä LiFePO4-kennoa olemassa olevaan 4,2 V:n LiPo-latauspiiriin ilman validoitua uudelleensuunnittelua.

Määrittele, mitä 'LiPo vs LiFePO4' tarkoittaa tässä

Nämä nimet kuvaavat akun eri puolia.

'LiPo' kuvaa yleisesti litiumionipolymeeriakkuja, jotka toimitetaan usein pussimuodossa. Se ei määrittele yhtä universaalia katodin kemiaa tai latausrajaa.

LiFePO4, jota kutsutaan myös LFP:ksi, tunnistaa litiumrautafosfaattikatodikemian. Se kuuluu litiumioniperheeseen ja voidaan valmistaa myös pussimuodossa.

Siksi hopeapussin vertaaminen sylinterimäiseen kennoon ei eristä kemiallisia eroja. Myös pakkaus ja kennosuunnittelu vaikuttavat tulokseen.

Tässä vertailussa käytetään kahta yleistä yksisolusuunnittelureittiä:

• Nimellinen 3,7 V:n litiumionipolymeeripussikenno, jossa käytetään yleensä oksidipohjaista katodia ja 4,2 V:n latausta.

• Nimellisjännite 3,2 V LiFePO4-kenno, joka on yleensä määritelty lataamaan noin 3,6–3,65 V.

Nämä ovat viitearvoja, eivät ohjeita jokaiselle akulle. Käytä valitun solun hyväksyttyä määritystä. Korkeamman jännitteen LiPo-versiot ja muut litiumionimallit vaativat oman tarkastelun.

Vertaa suunnittelun seurauksia, ei vain kemian tarroja

Tarkista akun datalehtivaatimukset ennen ehdokasmallien vertailua. Varmista, että arvot koskevat valmiin akun rakennetta, eivät asiaankuulumatonta kennoa tai testitilaa.

Aloita laitteen täydestä tulojänniteikkunasta

Laite ei toimi pelkästään nimellisjännitteellä. Se näkee akun jännitteen muuttuvan latauksen, purkautumisen ja kuormituksen muutosten aikana.

Vertaa kunkin ehdokkaan korkeinta odotettua akun jännitettä laitteen sallittuun käyttömaksimiin. Vertaa sitten ladattua alempaa jännitettä säätimen vaatimuksiin ja suunniteltuun sammutuskohtaan.

Alempi nimellisjännite voi vähentää käyttökorkeutta. Sitä vastoin 3,7 V:n LiPo-ehdokkaan korkeampi ladattu jännite voi ylittää säätelemättömän piirin sallitun tulon.

Esimerkki hypoteettisesta syöttörajasta

Oletetaan, että laite sammuu, kun sen akun syöttöjännite saavuttaa 3,4 V. Tämä on havainnollistava laitevaatimus, ei suositeltu kennokatkaisu.

Nimellistä 3,2 V:n LiFePO4-kandidaattia ei voida hyväksyä vain siksi, että sen täyteen ladattu jännite ylittää 3,4 V. Tarkista sen kuormitettu purkauskäyrä määrittääksesi, kuinka paljon energiaa laite todella voisi käyttää.

Sama periaate koskee myös LiPo:ta. Solun laboratoriokapasiteetti voi sisältää isäntälaitteen toimintarajan alapuolella olevaa energiaa.

3,2 V kenno ei ole automaattisesti suora 3,3 V syöttö

LiFePO4-kennon jännite ei ole kiinteä 3,2 V. Sen latausjännite voi ylittää piirin sallitun syöttöalueen, kun taas sen alempi jännite ei välttämättä ylläpidä säätöä.

Tarkista koko piiri, mukaan lukien anturit ja oheislaitteet. Käytä suositeltuja käyttörajoja sen sijaan, että käsittelisit absoluuttisia maksimiarvoja normaaleina toimintatavoitteina.

Valitse suorasyöttö tai tehonmuunnos vasta kun olet tarkistanut nämä rajat. Kumpikaan kemia ei takaa, että säädin voidaan poistaa.

Vertaa wattitunteja ennen käyttöajan vertailua

mAh mittaa latauskapasiteettia, ei itse energiaa.

Alkuperäinen nimellisenergian vertailu:

Nimellisenergia Wh ≈ nimellisjännite V × kapasiteetti Ah

Käyttäen hypoteettisia 1000 mAh soluja:

• 3,7 V:n kennossa on noin 3,7 Wh nimellisenergiaa.

• 3,2 V:n kennossa on noin 3,2 Wh nimellisenergiaa.

Vastatakseen nimellisesti 3,7 Wh:n 3,2 V kenno tarvitsee noin 1,156 Ah tai 1156 mAh.

Tämä aritmetiikka ei määritä todellista suoritusaikaa tai fyysistä kokoa. Se olettaa ilmoitetut nimellisjännitteet ja kapasiteetit ennen laitteen katkaisua ja muunnoshäviöitä.

Mittaa käyttöenergiaa aiotulla kuormalla ja elektroniikalla. Jos yksi ehdokas tarvitsee eri muuntimen, sisällytä vertailuun kyseisen muuntimen häviöt ja käyttörajat.

Älä päättele, että sama mAh tarkoittaa yhtä suurta toisto-, tallennus- tai tunnistusaikaa. Laite saa käyttökelpoista energiaa täydellisen sähköjärjestelmän kautta.

Vertaa asennettua kirjekuorta, ei pussia verrattuna sylinteriin

Monet yleiset oksidipohjaiset LiPo-mallit tarjoavat energiatiheyden edun LFP:hen verrattuna. Yleisellä kemiallisella vertailulla ei kuitenkaan voida määrittää, sopiiko tietty akku tuotteeseesi.

Pyydä todellisia ehdokkaiden piirustuksia ja vertaa:

• Suurin valmis pituus, leveys ja paksuus.

• Kapasiteetti ja käyttöenergia näissä mitoissa.

• Suojalevy, liitin ja johdinpoistotila.

• Pitoisuus, eristys ja toimittajan määrittelemät mittavarat.

• Asennettu kokonaismassa, mukaan lukien mahdollinen lisäelektroniikka.

Ohuemmalta näyttävä solu saattaa vaatia enemmän aluetta. Pienempi kenno voi olla liian paksu suojan ja pidätyksen jälkeen.

Vertaa myös muunnos- ja latauslaitteiston viemää tilaa. Akun varaustason etua voidaan vähentää vähemmän sopivalla järjestelmäarkkitehtuurilla.

Älä oleta, että LiFePO4 on saatavilla vain lieriömäisessä muodossa. Älä myöskään oleta, että jokainen pyydetty LiPo-muoto on saatavilla ilman kehitystyötä.

Tarkista lataus ja suojaus uudelleen ennen kemian vaihtamista

Molemmat suunnittelureitit käyttävät yleisesti ohjattua vakiovirta- ja vakiojännitelatausta. Tämän laajan menetelmän jakaminen ei tee niiden latausasetuksista keskenään vaihdettavia.

Olemassa olevaa 4,2 V:n LiPo-laturia ei saa käyttää muuttumattomana kennossa, joka vaatii alemman LiFePO4-latausrajan.

LiFePO4:lle konfiguroidun piirin ei myöskään pitäisi olettaa lataavan 3,7 V:n LiPo-akkua oikein. Tarkista jännitteen säätö, virtarajat, latauksen päättäminen ja lämpötilan säätö valittua kennoa vasten.

Jotkut laturin IC:t tukevat molempia kemikaaleja eri kokoonpanoilla. Tämä ominaisuus ei todista, että olemassa olevalla kortilla on oikea kokoonpano tai tukikomponentit.

Myös suojapiiri on tarkistettava. Sopiva liitin tai suojalevyn olemassaolo ei takaa kemiallista yhteensopivuutta.

Koordinoi nämä muutokset isäntä-laturin integrointivaatimukset . Vahvista akku, laturi, laiteohjelmisto ja tulolähde yhdessä ennen uudistetun mallin julkaisemista.

Kalibroi uudelleen akun ilmaisin ja sammutuskäyttäytyminen

Kemian muuttaminen voi tehdä olemassa olevasta akun ilmaisimesta harhaanjohtavan.

LiFePO4:llä on suhteellisen tasainen jänniteprofiili suurimmassa osassa sen purkausta. Pieni jännite-ero voi siksi olla huono perusta jäljellä olevan varauksen arvioimiselle.

Älä siirrä LiPo-prosenttitaulukkoa suoraan LFP-malliin. Tarkista polttoainemittarin kemiallinen malli tai estimointimenetelmä asianomaisen komponenttitoimittajan kanssa.

Erota myös akun suojakatkaisu normaalista laitteen sammutuksesta. Tuotteen tulee antaa suunniteltu varoitus ja toimintatapa hyväksyttyjen akkurajojen sisällä.

Testaa ilmaisua realististen kuormituksen muutosten ja latauksen aikana. Vakaalta näyttävä jännite ei todista, että käyttökelpoista energiaa jää riittävästi seuraavaan vaativaan tehtävään.

Punnitse syklin käyttöikää ja lämpökäyttäytymistä todellista tehtävää vastaan

LiFePO4 on usein arvioitu toistuvan syklin ja suotuisan lämpöstabiilisuuden perusteella. Näillä ominaisuuksilla voi olla merkitystä usein ladattavissa instrumenteissa ja muissa pitkäikäisissä tuotteissa.

Yleinen elinkaaren luokitus ei kuitenkaan ole tuotetason takuu. Vertaa latausolosuhteita, lämpötilaa, purkaussyvyyttä ja kapasiteetin säilyttämisen päätepistettä kunkin tuloksen takana.

Harkitse myös kalenterin ikääntymistä ja käytettävissä olevaa tehoa vanhenemisen jälkeen. Akku voi säilyttää kapasiteetin, mutta silti ei täytä laitteen huippukuormitusvaatimusta.

Kumpikaan kemia ei poista tarvetta suojaukselle, yhteensopivalle lataukselle tai lämpötarkistukselle. Älä kuvaile LFP-akkua tulenkestäväksi tai käytä kemiallista valintaa perustellaksesi tarvittavien säätimien poistamista.

Tarkista kompaktin elektroniikan osalta lämmön kerääntyminen lopulliseen koteloon. Pidä latausrajat erillään purkausrajoista; yksi käyttölämpötilaväite ei vahvista kumpaakaan.

Käytä laitevaatimuksia suunnittelureitin valitsemiseen

Nämä ovat lähtökohtia, eivät yleisiä suosituksia. Myös teknisesti soveltuvan hakijan on oltava saatavilla vaaditulla dokumentaatiolla ja tuotantotuella.

Vahvista kaksi ehdokasta vertailukelpoisin ehdoin

Määritä vertailu ennen näytteiden testaamista. Muuten erilaiset asetukset voivat saada yhden vaihtoehdon näyttämään paremmalta vastaamatta varsinaiseen suunnittelukysymykseen.

Käytä kunkin akun hyväksyttyä lataustapaa ja käytä sitten samaa laitetehtävää ja ympäristöolosuhteita. Kirjaa ylös kemian vaatimat erot muuntimissa, latauslaitteistoissa tai laiteohjelmistoissa.

Tarkista:

• Käytettävä energia ja tehtävien suorittaminen ennen laitteen sammuttamista.

• Pienin syöttöjännite normaaleissa ja huippukuormissa.

• Latauskäyttäytyminen ja akun lämpötilan palaute.

• Akun ilmaisin ja alhaisen latauksen varoitukset.

• Asennus, kiinnitys, johdotus ja asennettu massa.

• Vanhentunut suorituskyky samaa palveluvaatimusta vastaan.

Käsittele olemassa olevan tuotteen kemian muutosta teknisenä versiona. Älä hyväksy sitä vain siksi, että vaihtolaite sopii ja laite käynnistyy.

FAQ

Kuinka OEM-valmistajien pitäisi verrata LiPo ja LiFePO4 kompakteille laitteille?

Vertaa täydellisiä akkujärjestelmiä laitteen vaatimuksiin. Tarkista jännitealue, latauksen yhteensopivuus, käyttöenergia, asennettu tila ja käyttöikä. Yleisten kemiallisten etujen tulisi ohjata ehdokkaiden valintaa, ei korvata laitetason testausta.

Millä latauseroilla on merkitystä LiPo- ja LiFePO4-malleissa?

Tässä käsitellyissä yleisissä malleissa käytetään usein 4,2 V latausta LiPolle ja noin 3,6–3,65 V LiFePO4:lle. Valittu solumääritys hallitsee todelliset asetukset. Laturituki molemmille kemikaaleille ei tarkoita, että olemassa oleva kokoonpano olisi vaihdettavissa.

Määrittääkö LiPo vs LiFePO4 akun koon itse?

Ei. Kemia vaikuttaa energiatiheyteen, mutta myös solun muoto, rakenne ja saatavilla olevat mallit ovat tärkeitä. LiFePO4 voi käyttää pussipakkausta. Vertaa valmiita akkupiirustuksia ja käytettävää energiaa, mukaan lukien suojaus- ja asennusvaatimukset.

Voinko korvata 3,7 V:n LiPo-kennon 3,2 V:n LiFePO4-kennolla?

Ei oletettuna suorana korvaajana. Muutos voi vaikuttaa lataukseen, suojaukseen, virranmuuntoon, akun ilmaisuun ja sammutuskäyttäytymiseen. Tarkista ja validoi koko laite ennen uuden kemian hyväksymistä.

Voiko 3,2 V:n LiFePO4-kenno syöttää suoraan 3,3 V:n elektroniikkaan?

Ei automaattisesti. Akun jännite muuttuu latauksen ja purkauksen aikana. Tarkista jokaisen asiaankuuluvan piirin sallittu syöttöalue ja onko säätö riittävä. Lähellä 3,3 V oleva nimellisjännite ei takaa yhteensopivuutta.

Mikä vaihtoehto tarjoaa pidemmän käyttöiän?

LiFePO4:ää harkitaan usein korkean syklin sovelluksissa, mutta tarkat kennot ja käyttöolosuhteet määräävät tuloksen. Vertaa vastaavia testiolosuhteita ja tarkista vanhentunut käyttöaika, nykyinen kapasiteetti ja kalenterin käyttöikä laitteen tarpeisiin.

Johtopäätös

Valinta yleisten 3,7 V LiPo- ja 3,2 V LiFePO4 -mallien välillä on järjestelmäpäätös.

Aloita jännitteen yhteensopivuudesta ja latausrajoista. Vertaa sitten käytettäviä wattitunteja, asennettua tilaa, akun ilmaisua ja suorituskykyä aiotun käyttöiän aikana.

Ohut LiPo-ratkaisu voi sopia kotelovetoiseen projektiin. LFP-ratkaisu saattaa ansaita arvioinnin, kun pyöräilyprioriteetit oikeuttavat sen järjestelmän kompromisseja. Kumpaakaan ei pitäisi hyväksyä suoraksi korvaajaksi pelkän nimellisjännitteen tai kapasiteetin perusteella.

Pyydä Compact LiPo -akun tarkistusta

LiPo-ratkaisua harkitsevassa pienikokoisessa laiteprojektissa jaa tulojännitealue, laturi, kuormitusprofiili ja asennetun tilan rajat ZERNE:n kanssa. Pyydä mukautettua LiPo-akun teknisten tietojen tarkistusta sopivien mittojen, kapasiteetin, suojauksen ja liitinvaihtoehtojen arvioimiseksi.