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  • 多节电池并联转换电路设计
    千次阅读
    2020-08-03 14:06:47

    在做一个电源电路设计,最初目的是想放电时使用高电压充电时使用低压。(充电时不用拆电池,使用手机充电器即可进行充电)。于是找到了以下思路

    在充电时使之并联,放电时使之串联。

    我具体的应用是:3节18650锂电池,使用一个1开4联开关。充电时把开关拨到上面使用并联,用TP4056降压充电芯片,使用一般的手机充电器即可充电。充满电压为4.2V。

    放电时把开关拨到下面使用串联,这样我放电电压能有3.7*4=11.1V。

    不使用时开关拨到中间,3节电池全部断开。不会漏电。

    具体电路如图

    注意开关一定要同时开关。使用1开4联的即可。

    原文转自:https://wenku.baidu.com/view/68d0a60f2f3f5727a5e9856a561252d381eb207b.html

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    ▌01 串并联转换 在实际中,谐振电路并不总是理想的串联或者并联谐振。在有些情况下,将串联或者并联电路进行转换,可以使得设计和分析电路变得简单。对于窄带电路,给出如下的一些转换公式。 1.串联和并联电路电抗...

      根据 Series and Parallel Convert 博文整理了电抗器件等效串联、并联之间的转换计算公式。
     

    01 串并联转换


      在实际中,谐振电路并不总是理想的串联或者并联谐振。在有些情况下,将串联或者并联电路进行转换,可以使得设计和分析电路变得简单。对于窄带电路,给出如下的一些转换公式。

    1.串联和并联电路电抗Z

    ▲ 串联和并联电路

    ▲ 串联和并联电路

      对于串联R-X电路,它们的电抗为:

      对于并联的电路,对应的电感为:

    2.Q-因子

      电路的品质因子(Q-Factor)可以定义如下: Q = I m ( Z i ) R e ( Z i ) Q = {{{\mathop{\rm Im}\nolimits} \left( {Z_i } \right)} \over {{\mathop{\rm Re}\nolimits} \left( {Z_i } \right)}} Q=Re(Zi)Im(Zi)

      因此,根据公式(1)可以定义串联、并联R-X电路的品质因子为:


      因为,Xs,Xp是与频率相关的,所以,品质因子Qs,Qp与频域也有关系。

    3.串并联转换公式

      根据(1)(2)可以得到如下串并联电路转换的形式。

      由于

      如果在某些频率下,Qp=Qs>>1,此时可以有如下的简化公式:

     

    02 实际电路


      在博文 无线节能线圈参数初步测试 中给出了两个线圈。它们的参数分别为:

    A.小线圈
    电感:9.466μH
    电阻:105.2mΩ
    B.大线圈
    电感:13.07μH
    电阻:1.191Ω

    ▲ 两款Litz线圈

    ▲ 两款Litz线圈

      如果通过电容分别将它们配置成f0=100kHz左右的谐振,它们的串联形式的电感和电阻,根据上面转换形式可以分别转换成对应的并联电感和电阻。

    1. 小线圈

      线圈的Q值:

      等线并联电阻和电抗:
    R p = ( 1 + Q p 2 ) . R s = ( 1 + 56.5 4 2 ) × 0.1052 = 336.41 Ω R_p = \left( {1 + Q_p^2 } \right).R_s = \left( {1 + 56.54^2 } \right) \times 0.1052 = 336.41\Omega Rp=(1+Qp2).Rs=(1+56.542)×0.1052=336.41Ω

    2.大线圈

      线圈Q值:


      等效的并联电阻和感抗:

    R p = ( 1 + Q p 2 ) ⋅ R s = ( 1 + 6.89 5 2 ) ⋅ 1.191 = 57.81     Ω R_p = \left( {1 + Q_p^2 } \right) \cdot R_s = \left( {1 + 6.895^2 } \right) \cdot 1.191 = 57.81\,\,\,\Omega Rp=(1+Qp2)Rs=(1+6.8952)1.191=57.81Ω
    X p = ( 1 + 1 6.89 5 2 ) ⋅ ω L = 8.385 X_p = \left( {1 + {1 \over {6.895^2 }}} \right) \cdot \omega L = 8.385 Xp=(1+6.89521)ωL=8.385

     

    ▌结论


      利用品质因子可以将R-X串并联电路之间的转换进行简化,便于分析谐振电路的参数。

    ■ 相关文献链接:

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  • 理论知识如下: 1)使用频率2470Mhz测试...3)仿真对应的RC并联电路,查看其阻抗 : 4)可以对比他们的阻抗,看到一点偏差,应该是由于计算误差导致 ; 其阻抗也是基本接近的,所以算是仿真成功了; ...

    理论知识如下:

    1)使用频率2470Mhz测试,如下RC串联电路,可得其阻抗为下图:

     

    2)根据公式其等效的C_{p} ,  R_{p} , 计算得到为

    R_{p} = R_{s}(1+Q_{s}^{2}) = 1*(1+128.935^{2}) = 16,625.234 \Omega ,

    其中Q_{s} = 1 / (2*\pi *f * C_{s} *R _{s}) = 128.935;

    C_{p} = C_{s} *(1+ 1/Q_{s}^{2}) = 1.00006  pF ; 

    3)仿真对应的RC并联电路,查看其阻抗 :

     4)可以对比他们的阻抗,看到一点偏差,应该是由于计算误差导致 ; 其阻抗也是基本接近的,所以算是仿真成功了;

     

     

     

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