소형 전자제품을 위한 3.7V LiPo와 3.2V LiFePO4 비교: 전압, 공간 및 충전

소형 장치는 배터리와 전력 전자 장치를 위한 공간이 제한되어 있습니다. 배터리 화학적 성질을 변경하면 새 셀의 용량 등급이 동일하더라도 두 가지 모두에 영향을 미칠 수 있습니다.

OEM 팀 비교 LiFePO4 대체 리튬 폴리머 배터리 의 경우 공칭 전압은 시작점일 뿐입니다. 이 결정은 충전기 설정, 조정기 동작, 배터리 표시 및 설치된 배터리 봉투에도 영향을 미칩니다.

실질적인 질문은 어떤 배터리가 모든 비교에서 승리하느냐가 아닙니다. 허용 가능한 엔지니어링 균형을 통해 장치의 런타임, 패키징 및 서비스 요구 사항을 충족하는 완전한 솔루션이 무엇인지입니다.

빠른 답변: 소형 전자 제품에 더 적합한 배터리는 무엇입니까?

일반적인 3.7V LiPo 파우치 디자인은 제한된 공간 내에서 얇은 포장과 에너지가 가장 중요한 경우 유용한 출발점이 될 수 있습니다. 3.2V LiFePO4 설계는 반복적인 사이클링과 열 안정성이 주요 우선순위일 때 평가받을 가치가 있습니다.

그러나 이러한 일반적인 특성만으로는 어느 선택도 승인될 수 없습니다.

비교하다:

• 장치의 입력 요구 사항에 대한 전체 배터리 전압 범위입니다.

• 정확한 충전 전압, 전류 및 온도 제한.

• 실제 부하에서 사용 가능한 와트시입니다.

• 완성된 팩 크기, 질량 및 추가 전자 장치.

• 필요한 작동 수명 이상의 성능.

검증된 재설계 없이 LiFePO4 셀을 기존 4.2V LiPo 충전 회로에 연결하지 마십시오.

여기서 'LiPo 대 LiFePO4'의 의미 정의

이러한 이름은 배터리의 다양한 측면을 설명합니다.

'LiPo'는 일반적으로 파우치 형태로 제공되는 리튬 이온 폴리머 배터리를 의미합니다. 하나의 범용 음극 화학이나 충전 제한을 지정하지 않습니다.

LFP라고도 불리는 LiFePO4는 인산철리튬 음극 화학을 식별합니다. 리튬이온 계열에 속하며 파우치 형태로도 제작이 가능합니다.

따라서 은주머니를 원통형 셀과 비교한다고 해서 화학적 차이가 분리되는 것은 아닙니다. 포장 및 셀 디자인도 결과에 영향을 미칩니다.

이 비교에서는 두 가지 일반적인 단일 셀 설계 경로를 사용합니다.

• 일반적으로 산화물 기반 음극과 4.2V 충전을 사용하는 공칭 3.7V 리튬 이온 폴리머 파우치 셀입니다.

• 공칭 3.2V LiFePO4 셀은 일반적으로 약 3.6~3.65V 충전용으로 지정됩니다.

이는 모든 배터리에 대한 지침이 아닌 참조 값입니다. 선택한 셀의 승인된 사양을 사용하세요. 고전압 LiPo 변형 및 기타 리튬 이온 설계에는 자체 검토가 필요합니다.

단순한 화학 라벨이 아닌 디자인 결과 비교

검토 후보 모델을 비교하기 전에 배터리 데이터시트 요구 사항을 확인하세요 . 관련 없는 셀이나 테스트 조건이 아닌 완성된 배터리 구성에 등급이 적용되는지 확인하십시오.

장치의 전체 입력 전압 창으로 시작

장치는 공칭 전압만으로는 작동하지 않습니다. 충전, 방전 및 부하 변경 중에 배터리 전압이 변경되는 것을 확인합니다.

각 후보에 대해 예상되는 가장 높은 배터리 전압을 장치에 허용되는 최대 작동 전압과 비교하십시오. 그런 다음 부하가 낮은 전압을 조정기 요구 사항 및 의도된 차단 지점과 비교합니다.

공칭 전압이 낮으면 작동 헤드룸이 줄어들 수 있습니다. 반대로, 3.7V LiPo 후보의 더 높은 충전 전압은 조정되지 않은 회로의 허용 입력을 초과할 수 있습니다.

가상의 입력 제한 예

배터리 입력이 3.4V에 도달하면 장치가 종료된다고 가정해 보겠습니다. 이는 권장되는 셀 차단이 아니라 예시적인 장치 요구 사항입니다.

공칭 3.2V LiFePO4 후보는 완전히 충전된 전압이 3.4V를 초과한다는 이유만으로 승인될 수 없습니다. 장치가 실제로 사용할 수 있는 에너지의 양을 확인하려면 부하 방전 곡선을 검토하십시오.

LiPo에도 동일한 원칙이 적용됩니다. 세포의 실험실 용량에는 호스트 장치의 작동 한계 미만의 에너지가 포함될 수 있습니다.

3.2V 셀은 자동으로 직접 3.3V 공급이 되지 않습니다.

LiFePO4 셀 전압은 3.2V로 고정되어 있지 않습니다. 충전된 전압은 회로의 허용 공급 범위를 초과할 수 있지만 낮은 전압은 조절을 유지하지 못할 수 있습니다.

센서 및 주변 장치를 포함한 전체 회로를 확인하십시오. 절대 최대 정격을 일반 작동 목표로 취급하는 대신 권장 작동 한계를 사용하십시오.

해당 제한 사항을 검토한 후에만 직접 공급 또는 전력 변환을 선택하십시오. 두 가지 화학 모두 조절기를 제거할 수 있다는 것을 보장하지 않습니다.

런타임을 비교하기 전에 와트시를 비교하세요

mAh는 에너지 자체가 아닌 충전 용량을 측정합니다.

초기 공칭 에너지 비교의 경우:

공칭 에너지(Wh) ≒ 공칭 전압(V) × 용량(Ah)

가상의 1000mAh 셀 사용:

• 3.7V 셀의 공칭 에너지는 약 3.7Wh입니다.

• 3.2V 셀의 공칭 에너지는 약 3.2Wh입니다.

명목상 3.7Wh를 일치시키려면 3.2V 셀에 약 1.156Ah 또는 1156mAh가 필요합니다.

이 산술은 실제 런타임이나 물리적 크기를 설정하지 않습니다. 이는 장치 차단 및 변환 손실 이전에 명시된 공칭 전압 및 용량을 가정합니다.

의도한 부하와 전자 장치를 사용하여 사용 가능한 에너지를 측정합니다. 한 후보가 다른 변환기를 필요로 하는 경우 해당 변환기의 손실과 작동 한계를 비교에 포함하십시오.

동일한 mAh가 동일한 재생 시간, 녹화 시간 또는 감지 시간을 의미한다고 결론을 내리지 마십시오. 장치는 완전한 전기 시스템을 통해 사용 가능한 에너지를 받습니다.

파우치와 실린더가 아닌 설치된 봉투 비교

많은 일반적인 산화물 기반 LiPo 설계는 LFP에 비해 에너지 밀도 이점을 제공합니다. 그러나 일반적인 화학 비교로는 특정 배터리가 귀하의 제품에 적합한지 여부를 확인할 수 없습니다.

실제 후보 도면을 요청하고 비교하십시오.

• 최대 마감 길이, 너비 및 두께.

• 해당 차원 내의 용량 및 사용 가능한 에너지입니다.

• 보호 보드, 커넥터 및 전선 출구 공간.

• 유지, 단열 및 공급업체가 정의한 치수 허용치.

• 추가 전자 장치를 포함한 총 설치 질량입니다.

더 얇아 보이는 셀에는 더 많은 영역이 필요할 수 있습니다. 보호 및 유지 기능이 포함된 후에는 설치 공간이 더 작은 셀이 너무 두꺼워질 수 있습니다.

또한 변환 및 충전 하드웨어가 차지하는 공간을 비교해 보세요. 덜 적합한 시스템 아키텍처로 인해 배터리 수준 이점이 줄어들 수 있습니다.

LiFePO4가 원통형 형태로만 이용 가능하다고 가정하지 마십시오. 마찬가지로, 요청된 모든 LiPo 형태를 개발 작업 없이 사용할 수 있다고 가정하지 마십시오.

화학 물질을 변경하기 전에 충전 및 보호를 다시 확인하십시오.

두 설계 경로 모두 일반적으로 제어된 정전류 및 정전압 충전을 사용합니다. 이러한 광범위한 방법을 공유한다고 해서 충전 설정을 상호 교환할 수 있는 것은 아닙니다.

더 낮은 LiFePO4 충전 제한이 필요한 셀의 경우 기존 4.2V LiPo 충전기를 그대로 사용하면 안 됩니다.

마찬가지로, LiFePO4용으로 구성된 회로는 3.7V LiPo 배터리를 올바르게 충전한다고 가정해서는 안 됩니다. 선택한 셀에 대한 전압 조절, 전류 제한, 충전 종료 및 온도 제어를 검토합니다.

일부 충전기 IC는 서로 다른 구성을 통해 두 가지 화학 물질을 모두 지원합니다. 이 기능은 기존 보드에 올바른 구성이나 지원 구성 요소가 있음을 증명하지 않습니다.

보호 회로도 검토가 필요합니다. 커넥터가 일치하거나 보호 보드가 있어도 화학적 호환성이 확립되지 않습니다.

다음을 통해 이러한 변경 사항을 조정합니다. 호스트-충전기 통합 요구 사항 . 수정된 디자인을 공개하기 전에 배터리, 충전기, 펌웨어 및 입력 소스를 함께 검증하십시오.

배터리 표시 및 종료 동작 재보정

화학적 성질을 변경하면 기존 배터리 표시기가 오해의 소지가 있을 수 있습니다.

LiFePO4는 대부분의 방전에서 상대적으로 평평한 전압 프로파일을 갖습니다. 따라서 작은 전압 차이는 남은 전하를 추정하는 데 좋지 않은 기반이 될 수 있습니다.

LiPo 백분율 테이블을 LFP 설계로 직접 전송하지 마십시오. 관련 부품 공급업체와 연료 게이지 화학 모델 또는 추정 방법을 검토하십시오.

또한 정상적인 장치 종료와 배터리 보호 차단을 분리하세요. 제품은 승인된 배터리 한도 내에서 의도된 경고 및 작동 동작을 제공해야 합니다.

실제적인 부하 변경 및 충전 중에 표시를 테스트하십시오. 안정적으로 보이는 전압은 다음 까다로운 작업을 위해 사용 가능한 에너지가 충분하다는 것을 증명하지 않습니다.

실제 임무에 대한 계량 사이클 수명 및 열적 거동

LiFePO4는 종종 반복적인 사이클링과 유리한 열 안정성으로 평가됩니다. 이러한 특성은 자주 충전되는 기기 및 기타 장기 서비스 제품에 중요할 수 있습니다.

그러나 일반적인 수명 순위는 제품 수준을 보장하지 않습니다. 각 결과 뒤에 있는 충전 조건, 온도, 방전 깊이 및 용량 유지 종료점을 비교하십시오.

또한 달력 노화 및 노화 후 사용 가능한 전력을 고려하십시오. 배터리는 용량을 유지하면서도 장치의 최대 부하 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다.

두 화학 모두 보호, 호환 가능한 충전 또는 열 검증의 필요성을 제거하지 않습니다. LFP 배터리를 내화성 배터리로 설명하거나 화학 물질 선택을 사용하여 필요한 제어 장치 제거를 정당화하지 마십시오.

소형 전자 장치의 경우 최종 하우징에 열이 축적되는지 확인하십시오. 충전 한도를 방전 한도와 별도로 유지하십시오. 하나의 작동 온도 주장으로 두 가지 모두를 입증할 수는 없습니다.

장치 요구 사항을 사용하여 설계 경로 선택

이는 보편적인 권장사항이 아닌 출발점입니다. 또한 기술적으로 적합한 후보자는 필요한 문서와 생산 지원을 받을 수 있어야 합니다.

비교 가능한 조건으로 두 후보자 검증

샘플을 테스트하기 전에 비교를 정의하십시오. 그렇지 않으면 실제 설계 질문에 대답하지 않고도 다른 설정으로 인해 하나의 옵션이 더 좋아 보일 수 있습니다.

각 배터리의 승인된 충전 방법을 사용한 다음 동일한 장치 작업 및 환경 조건을 적용하십시오. 화학에 필요한 변환기, 충전 하드웨어 또는 펌웨어의 차이점을 기록하십시오.

확인하다:

• 장치가 종료되기 전에 사용 가능한 에너지 및 작업 완료.

• 정상 및 피크 부하 중 최소 공급 전압.

• 충전 동작 및 배터리 온도 피드백.

• 배터리 표시 및 충전 부족 경고.

• 맞춤, 고정, 배선 및 설치 질량.

• 동일한 서비스 요구 사항에 비해 오래된 성능.

기존 제품의 경우 화학적 변경을 엔지니어링 개정으로 처리합니다. 교체품이 맞고 기기의 전원이 켜진다는 이유만으로 승인하지 마세요.

FAQ

OEM은 소형 장치용 LiPo와 LiFePO4를 어떻게 비교해야 합니까?

장치의 요구 사항과 전체 배터리 시스템을 비교하십시오. 전압 범위, 충전 호환성, 사용 가능한 에너지, 설치 공간 및 작동 수명을 검토합니다. 일반 화학의 장점은 장치 수준 테스트를 대체하는 것이 아니라 후보 선택을 안내해야 합니다.

LiPo와 LiFePO4 설계에서 충전 차이점은 무엇입니까?

여기에서 고려되는 일반적인 설계는 LiPo의 경우 4.2V 충전을 사용하고 LiFePO4의 경우 약 3.6~3.65V를 사용하는 경우가 많습니다. 선택한 셀 사양이 실제 설정을 제어합니다. 두 가지 화학 물질에 대한 충전기 지원이 기존 구성을 상호 교환할 수 있다는 의미는 아닙니다.

LiPo와 LiFePO4가 자체적으로 배터리 크기를 결정합니까?

아니요. 화학은 에너지 밀도에 영향을 미치지만 셀 형식, 구성 및 사용 가능한 모델도 중요합니다. LiFePO4는 파우치 포장을 사용할 수 있습니다. 보호 및 설치 요구 사항을 포함하여 완성된 배터리 도면과 사용 가능한 에너지를 비교합니다.

3.7V LiPo 셀을 3.2V LiFePO4 셀로 교체할 수 있나요?

가정된 직접 교체가 아닙니다. 변경 사항은 충전, 보호, 전력 ​​변환, 배터리 표시 및 종료 동작에 영향을 미칠 수 있습니다. 새로운 화학물질을 승인하기 전에 전체 장치를 검토하고 검증하십시오.

3.2V LiFePO4 셀이 3.3V 전자 장치에 직접 전력을 공급할 수 있습니까?

자동으로 아닙니다. 충전 및 방전 중에 배터리 전압이 변경됩니다. 모든 관련 회로의 허용 공급 범위와 규제가 적절한지 확인하십시오. 3.3V에 가까운 공칭 전압은 호환성을 설정하지 않습니다.

어떤 옵션이 더 긴 서비스 수명을 제공합니까?

LiFePO4는 고주기 응용 분야로 종종 고려되지만 정확한 셀과 사용 조건에 따라 결과가 결정됩니다. 동등한 테스트 조건을 비교하고 장치 요구 사항에 따라 오래된 런타임, 현재 기능 및 일정 수명을 확인합니다.

결론

일반적인 3.7V LiPo와 3.2V LiFePO4 설계 중에서 선택하는 것은 시스템 결정입니다.

전압 호환성 및 충전 제한부터 시작하세요. 그런 다음 사용 가능한 와트시, 설치 공간, 배터리 표시 및 의도된 수명 동안의 성능을 비교합니다.

얇은 LiPo 솔루션은 인클로저 중심 프로젝트에 적합할 수 있습니다. 순환 우선순위가 시스템 균형을 정당화할 때 LFP 솔루션을 평가할 가치가 있을 수 있습니다. 둘 다 공칭 전압이나 용량만을 기준으로 직접 대체품으로 승인되어서는 안 됩니다.

소형 LiPo 배터리 검토 요청

LiPo 솔루션을 고려하는 소형 장치 프로젝트의 경우 입력 전압 범위, 충전기, 부하 프로필 및 설치 공간 제한을 ZERNE과 공유하세요. 적합한 크기, 용량, 보호 및 커넥터 옵션을 평가하려면 맞춤형 LiPo 배터리 사양 검토를 요청하세요.