Энергетический след зарядного устройства простирается далеко за пределы минут активного заряда: потери преобразования во время заряда, потребление без нагрузки у оставленного включенным адаптера и энергия обслуживания, подаваемая в течение дней в состоянии «готовности», вместе определяют сетевую энергию, которую потребляет зарядное устройство NiMH, – величину, всё чаще регулируемую. В настоящей работе рассматриваются энергетические характеристики зарядного устройства на протяжении полного цикла, связываются топология и стратегия обслуживания с реальными киловатт-часами, даётся обзор требований к КПД внешних источников питания, влияющих на конструкцию зарядного устройства, и показывается, как эффективные силовые каскады, настоящее отключение и прерывистое обслуживание (работа 34) сочетаются, чтобы минимизировать потребление энергии за срок службы без ущерба для готовности.
Энергия, забираемая из сети за цикл заряда, состоит из трёх частей: энергии, запасённой в элементах (задаваемой их ёмкостью и КПД заряда, работа 2), потерь преобразования в силовом каскаде (обратная величина КПД, работа 36) и энергии после заряда – потребление адаптера без нагрузки плюс ток обслуживания/добора в течение времени, пока зарядное устройство остаётся подключённым. Конструкторы, фокусирующиеся только на КПД активного заряда, могут упустить, что члены ожидания и обслуживания доминируют у зарядного устройства, которое стоит подключённым с полными батареями, как и большинство потребительских зарядных устройств.
Раздельное измерение каждого члена – КПД активного заряда, входная мощность без нагрузки и энергия рабочего цикла обслуживания – определяет, где конструкторские усилия действительно снижают сетевую энергию.
Импульсные топологии достигают 85–95 процентов КПД преобразования против 50–70 процентов у сильно проседающего линейного каскада при большом токе; разница – это и сетевая энергия, и тепло, которое нагревает элементы. Синхронное выпрямление, ключи с низким RDS(on) и правильно рассчитанные магнитные элементы повышают КПД, тогда как управление по току удерживает каскад в его эффективной области как при токах быстрого заряда, так и добора, а не работает неэффективно при малой нагрузке.
Поскольку сам КПД заряда NiMH падает вблизи полного заряда (работа 2), чёткое завершение заряда избегает вливания энергии в режим рекомбинации, который ничего не запасает; поэтому качество завершения – тоже характеристика энергоэффективности, а не только срока службы.
Внешний источник, оставленный включённым в сеть, потребляет мощность без нагрузки; нормы КПД нацелены именно на этот паразитный расход, требуя низкого потребления без нагрузки и минимального активного КПД на всех уровнях нагрузки. Хорошо спроектированное зарядное устройство отключается или переходит в состояние с низким потреблением в покое, как только заряд завершён и обслуживание это позволяет, и отключает или деактивирует силовой каскад, а не регулирует непрерывно; смещение микросхемы заряда и индикация LED закладываются в бюджет допуска на ожидание.
Импульсное и запланированное обслуживание (работы 9, 34) снижают энергию после заряда с непрерывного тока до малого рабочего цикла – у элементов с низким саморазрядом это ничтожная доля того, что потребляет непрерывный trickle, – одновременно снижая сетевую энергию и износ элементов, редкое совпадение целей энергии и срока службы батареи.
Внешние источники питания – сетевые адаптеры, питающие большинство зарядных устройств, – подпадают под нормы КПД и потребления без нагрузки на основных рынках (семейства US DoE Level VI / EU CoC Tier, задающие средний активный КПД и максимальную мощность без нагрузки), а нормы экодизайна и режима ожидания на уровне продукта ограничивают мощность подключённого, но неработающего оборудования. Проектирование по самой строгой общей спецификации избегает редизайнов под конкретные рынки; маркировка и техническая документация должны сообщать измеренные значения.
Хотя эти правила регулируют адаптер и конечный продукт, а не химию NiMH, они ограничивают архитектуру зарядного устройства: линейный каскад с большими потерями или зарядное устройство, не способное «засыпать», может просто не пройти пороги потребления без нагрузки и активного КПД, независимо от качества заряда.
Совокупный рецепт – это эффективный импульсный каскад, рассчитанный проводить большую часть заряда вблизи пика КПД, чёткое завершение, прекращающее потери рекомбинации, отключение с низким потреблением в покое при простое, прерывистое вместо непрерывного обслуживание, рассчитанное на саморазряд LSD, и адаптер, выбранный по самому строгому уровню КПД и потребления без нагрузки. Первый рисунок раскладывает сетевую энергию для наивного по сравнению с оптимизированным зарядным устройством; второй сопоставляет рабочие циклы энергии обслуживания.
Проверка измеряет входную мощность в состояниях активного заряда, добора, обслуживания и без нагрузки с помощью точного анализатора AC/DC и подтверждает соответствие целевому уровню адаптера и пределу в режиме ожидания, а не оценивает КПД по кривым из даташита.
Weijiang поставляет сорта с низким саморазрядом, минимизирующие член энергии обслуживания, и данные КПД заряда, позволяющие конструкторам вычислять настоящую сетевую энергию; сочетание этих элементов с эффективным, способным засыпать зарядным устройством даёт самую низкую энергию жизненного цикла. Следующая работа посвящена стандартам безопасности и сертификации, которые регулируют зарядное устройство как продукт.
Weijiang Power проектирует и производит никель-металлгидридные элементы, подобранные пакеты и готовые к заряду конфигурации для потребительских, промышленных, медицинских и мобильных клиентов, и поддерживает партнёров рекомендациями по протоколу заряда, файлами характеристик IEC 61951-2, доказательствами безопасности IEC 62133-1 и совместной валидацией зарядных устройств. Сообщите формат элемента, скорость заряда, тепловую оболочку и цель по циклам, и наши инженеры зададут комбинацию элемент-и-зарядное устройство, защищающую и время работы, и срок службы. Обзор линейки – на странице продуктов.
