0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

智能家居中电池特性分析及设计方案

星星科技指导员 来源:TI 作者:Betty Guo 2023-03-23 10:37 次阅读

现在,智能楼宇自动化中加入了越来越多的智能传感器,比如智能猫眼,门铃,便携式摄像头以及烟感等。这些产品通常采用电池供电,如常见的18650锂电池,AA 干电池。那么在电池供电的产品中,如何设计合理的供电方案是延长电池使用时间是重点问题。

文章会首先会分析常用电池的特性分析,其次以可视化门铃为例提供技术设计方案。

1. 不同电池特性分析

智能家居产品中,常用的电池类型主要是干电池和锂电池。锂电池又分为18650 圆柱型电池,聚合物锂电池,镍氢电池等。由于电池电压会随着电池使用而降低,对后级电路设计提出了要求。下面是这三种锂电池分别的特性:

电池类型 18650圆柱型电池 聚合物锂电池 镍氢电池
特性 -能量密度高。
-工作电压平台高。
-循环寿命长。
-自放电小
- 重量亲,体积薄,容量密度高
- 充放电特性好
- 无记忆效应
-成本低
- 快充特性好
- 寿命长,无记忆效应
- 工作温度范围广

无论是哪种类型的锂电池,其放电特性和电量曲线基本一致。下图1是锂电池不同放电率下电压和电量的关系曲线。

poYBAGQbu16AVWOzAADnaSok2nU789.jpg

图1 锂电池不同放电率电压和电量关系

从图1中可以看出不同的放电率,电池电压和电量的关系是不同的,同时也和工作温度相关。因此,不能针对电池的电压来判断电池是否有电量。通常情况下,锂电池电压掉到3V时,电池基本没有剩余电量,此时即使通过升压芯片,也无法提供足够的能量供负载使用。

同时,下图2展示了在不同负载情况下,电池电压和电量的关系。在不同的负载情况下,相同的电池电压, 剩余电池电量也会产生很大的差距。SOC (State of Charge)为锂电池中可用电能的状态,通常以百分比表示。相对荷电状态的范围是0%-100%,电池完全充电时是100%,完全放电时是0%。负载电流又分为脉冲电流和持续电流,在脉冲电流和持续电流放电情况下,电池的放电曲线也会不同,比如MCU, Sub-1G类负载在启动时都会产生脉冲电流,对于LED等为持续电流。

pYYBAGQbu16AXxUQAAC6vVBOhOo209.jpg

图2 不同负载下电池电压和电量的关系

另一类应用广泛的电池为纽扣电池和干电池。常见的碱性纽扣电池标称电压为1.5V,锂纽扣电池为3V.干电池的工作电压为0.7V~1.5V,当电池放电到电压低于0.7V时将不能正常工作。同时,其恒流放电曲线也和外界环境因素相关。下图3和图4分别为锂纽扣电池和干电池电池的恒流放电曲线:

poYBAGQbu1-AHbQaAACXyO7USzg646.png

图3 锂纽扣电池电压和电量关系

pYYBAGQbu1-AJ8KoAAA48CrN2D8921.png

图4 干电池电压和电量关系

从上面两张图可以看出,以3V系统为例,针对纽扣电池,当电池电压下降到2.5V时,电池依然留有剩余电量可以供系统使用。但由于电池电压太低,无法提供足够的电压,为了进一步延长电池使用时间,需要将2.5V电压升压到满足系统工作水平。

2. 电源设计应用举例

考虑到现在的电池供电智能家居产品中,通常会采用无线方式进行数据的传输,比如WIFI 蓝牙等。如前文所述,当通信设备瞬间启动时,会有一个较大的启动电流 (通常1A~2A) 瞬间将电池电压拉低。当电池电压过低时,导致后面的电源芯片进入UVLO,系统停止工作。结合以上分析电池电压和电量的应用,在进行电源设计时,可以使用buck-boost 芯片来满足常用的应用场合。

结合到电池低功耗的需求,需要静态电流较低的IC,通常为nA /uA级别。结合到智能家居中WIFI/BLE 包括speaker 和LED 的使用,会需要较大的工作电流,一般为1A~2A 左右。低Iq 的 2A输出电流的buck-boost 芯片TPS63802就非常适用于这一类应用。

TPS63802 是一款静态电流11uA 2A输出的buck-boost 芯片,输入电压范围从1.3V~5.5V, 能够覆盖大部分智能家居产品的应用,帮助用户进一步减小设计体积。根据TI 的参考设计,整体设计尺寸可以降低至~28mm. 详细信息,可以参考TI 官网,TPS63802 技术资料

下面图5以可视化门铃为例,TI 提供了完整的设计方案,所有技术资料均可以在TI 官网下载查询。

poYBAGQbu1-AKAFRAAOuVHEP7Eg666.png

图5 可视化门铃参考设计

审核编辑:郭婷

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 传感器
    +关注

    关注

    2550

    文章

    51056

    浏览量

    753254
  • 锂电池
    +关注

    关注

    260

    文章

    8103

    浏览量

    170012
  • 电池
    +关注

    关注

    84

    文章

    10565

    浏览量

    129545
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    想做智能家居中的灯光控制

    各位大神,本人打算做毕业设计,想做智能家居中的灯光控制,请问有没有好的Idea介绍呢?求指点啊,谢谢
    发表于 12-18 16:34

    【orangepi zero申请】智能家居中继器

    项目名称:智能家居中继器试用计划:1,作为智能家居的中继器,向下链接各种传感器板,向上连接服务器,以便实现数据的管理与中转2,之前实用树莓派完成了,由于成本原因,考虑换一个性价比更高的替代板
    发表于 12-27 11:16

    【HarmonyOS HiSpark AI Camera】智能家居中控系统

    项目名称:智能家居中控系统试用计划:申请理由本人在物联网和智能家居领域有十年多的学习和开发经验,曾设参与多个物联网和智能家居项目的开发,对物联网和智能家居技术有过深入的学习和探索。想借
    发表于 11-18 18:12

    智能家居中电池特性介绍

    供电,如常见的18650锂电池,AA 干电池。那么在电池供电的产品中,如何设计合理的供电方案是延长电池使用时间是重点问题。  在
    发表于 12-31 17:28

    ISM频段在物联网智能家居中的应用是什么

    物联网智能家居的发展物联网随着互联网的发展,可以通过互联网实现物和物的互联,就有了物联网的概念。传统家居电器 有了物联网之后,在家居电器范围中,就是通过物联网技术将家中的各种设备连接到一起,
    发表于 07-26 07:43

    基于语音控制的智能家居设计方案分享

    基于语音控制的智能家居设计方案分享
    发表于 01-19 07:25

    智能家居中电池特性分析设计方案

    的供电方案是延长电池使用时间是重点问题。文章会首先会分析常用电池特性分析,其次以可视化门铃为例
    发表于 11-08 07:56

    物联网在智能家居中的应用案例

    物联网在智能家居中的应用案例,介绍了物联网在未来智能家居系统中能够提供的平台和手段。
    发表于 03-04 14:46 14次下载

    ohh在智能家居中的应用及功能作用分析

    电子发烧友网站提供《ohh在智能家居中的应用及功能作用分析.ppt》资料免费下载
    发表于 09-13 11:41 1次下载

    基于ZigBee的智能家居安防系统设计方案

    基于ZigBee的智能家居安防系统设计方案
    发表于 06-11 09:59 70次下载

    智能家居中电池特性分析设计方案分享

    为例提供技术设计方案。 1. 不同电池特性分析智能家居产品中,常用的电池类型主要是干
    的头像 发表于 01-19 14:17 2074次阅读
    <b class='flag-5'>智能家居中</b><b class='flag-5'>电池</b><b class='flag-5'>特性</b><b class='flag-5'>分析</b>及<b class='flag-5'>设计方案</b>分享

    智能家居中电池特性分析设计方案

    智能家居中电池特性分析设计方案
    发表于 10-31 08:23 0次下载
    <b class='flag-5'>智能家居中</b><b class='flag-5'>电池</b><b class='flag-5'>特性</b><b class='flag-5'>分析</b>及<b class='flag-5'>设计方案</b>

    智能家居中的虚拟助手

    电子发烧友网站提供《智能家居中的虚拟助手.zip》资料免费下载
    发表于 01-05 09:24 1次下载
    <b class='flag-5'>智能家居中</b>的虚拟助手

    智能家居参考设计方案-彩屏温控器

    智能家居参考设计方案-彩屏温控器
    的头像 发表于 08-11 15:01 694次阅读
    <b class='flag-5'>智能家居</b>参考<b class='flag-5'>设计方案</b>-彩屏温控器

    继电器在智能家居中的应用

    随着科技的飞速发展,智能家居已经成为现代家庭不可或缺的一部分。在智能家居系统中,继电器作为一种重要的电子控制元件,发挥着至关重要的作用。本文旨在深入探讨继电器在智能家居中的应用,分析
    的头像 发表于 06-24 11:36 940次阅读