जिसकी बेहतर दक्षता है: स्टेप-अप या स्टेप-डाउन स्विचिंग वोल्टेज रेगुलेटर?

Question

मेरे पास लिथियम बैटरी पैक सर्किट है जो 4.2V (समानांतर में दो 4.2V सेल) को 5V में परिवर्तित करता है। एक अन्य विकल्प 8.4V (श्रृंखला में दो 4.2 वी कोशिकाओं) से 5 वी तक चरण-डाउन कनवर्टर का उपयोग करना है। दोनों उद्धृत सर्किटों को ध्यान में रखते हुए अच्छी तरह से लागू किया जाता है, जो कि बिजली अपव्यय के संदर्भ में अधिक कुशल होगा?

मैं कुछ सामान्य नियम की तलाश कर रहा हूं क्योंकि "स्टेप-डाउन हमेशा स्टेप-अप से बेहतर होता है" या "निरपेक्ष वोल्टेज अंतर मायने रखता है" आदि।

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संबंधित, लेकिन दक्षता के बारे में नहीं: बैटरी का उपयोग करते समय कदम वोल्टेज ऊपर या नीचे वोल्टेज?

— वाइप्स

आदर्श वोल्टेज स्रोतों से संचालित होने पर दोनों सैद्धांतिक रूप से समान हैं लेकिन आप बैटरी का उपयोग कर रहे हैं और इससे फर्क पड़ता है। आप पा सकते हैं कि 8.4v पर श्रृंखला की बैटरी 4.2v पर समानांतर से बेहतर है।

— एंडी उर्फ

Answer 1

बूस्ट कन्वर्टर्स आमतौर पर बक कन्वर्टर्स की तुलना में कम कुशल होते हैं, लेकिन बहुत ज्यादा नहीं। मूलभूत कारण को लोड के माध्यम से ऑन-टाइम के दौरान सीधे जमीन पर प्रवाहित होने वाले प्रारंभ करनेवाला के साथ करना होता है, जैसे यह बक कन्वर्टर्स पर होता है। ईई-टाइम्स का एक लेख है जिसमें इस बात का उल्लेख किया गया है: बूस्टर कन्वर्टर्स को स्विच करने में बिजली के नुकसान को पूरा करना

आम तौर पर, हालाँकि, प्रारंभ करनेवाला समय के दौरान जमीन पर बहता है, केवल एक अंश (समय-समय अनुपात के लिए) आउटपुट में प्रवाहित होता है, जैसा कि चित्र 2 में स्पंदन धाराओं द्वारा सचित्र है (यही कारण है कि बूस्टर कन्वर्टर्स आमतौर पर कम होते हैं हिरन कन्वर्टर्स की तुलना में बिजली कुशल)

चूंकि दक्षता अंतर महत्वपूर्ण नहीं हैं, आप शायद अकेले नियामक दक्षता के बजाय अतिरिक्त मानदंडों पर निर्णय लेने में बेहतर हैं, जिनमें शामिल हैं:

• चार्जर जटिलता (एकल कोशिका सरल है)।
• लागत
• आकार
• श्रृंखला में कोशिकाएं उनके सबसे कमजोर सेल द्वारा सीमित होंगी।
• समानांतर में कोशिकाएं एक दूसरे को चार्ज करती हैं, और रासायनिक प्रक्रिया के कारण दक्षता हिट होती है।
• कम वोल्टेज (समानांतर कोशिकाओं) के साथ उच्च इनपुट प्रवाह के कारण नुकसान।

Answer 2

बैटरियों को अक्सर बहुत समानांतर में सीधे वायर्ड होने का शौक नहीं होता है, क्योंकि ओपन-सर्किट वोल्टेज में किसी भी बेमेल के परिणामस्वरूप उच्च-वोल्टेज बैटरी में कमजोर एक में चालू हो जाएगी। यदि कोई रिचार्जेबल बैटरी का उपयोग कर रहा है और चार्ज स्टेट्स पर्याप्त रूप से बंद हैं, तो इसके परिणामस्वरूप बैटरी एक दूसरे को बराबर करने की कोशिश कर सकते हैं। हालांकि, प्राथमिक-सेल बैटरी का उपयोग करते समय, या यदि चार्ज स्टेट्स विशेष रूप से पास नहीं हैं, तो यह वर्तमान प्रवाह दोनों बैटरी के लिए हानिकारक हो सकता है।

श्रृंखला में तारों वाली बैटरी अक्सर सुरक्षित होती है, बशर्ते कि किसी भी बैटरी के वोल्टेज को उसके न्यूनतम सुरक्षित स्तर से नीचे जाने से पहले बंद कर दिया जाए। प्राथमिक-सेल बैटरी के लिए, न्यूनतम सुरक्षित स्तर लगभग शून्य वोल्ट (एक मृत और बेकार बैटरी के लिए "क्षति" नहीं होने की चिंता है, बल्कि यह संभावना है कि बैक-ड्राइविंग प्राथमिक सेल बैटरी पास के सर्किटरी पर हानिकारक रसायनों को डंप कर सकती है)। रिचार्जेबल-सेल बैटरी के लिए, न्यूनतम सुरक्षित वोल्टेज बहुत अधिक है (उस बिंदु के नीचे बैटरी को कम करने से पहनने में तेजी आ सकती है)।

स्टेप-अप बनाम चरण-डाउन रूपांतरण की प्रभावकारिता में कोई अंतर श्रृंखला या समानांतर बैटरी कनेक्शन के परिणामस्वरूप होने वाले मुद्दों की तुलना में मामूली है।

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पुरानी टिप्पणी लेकिन आधार थोड़ा विस्की लगता है। यदि आप समानांतर में बैटरी संलग्न करते हैं तो आप हमेशा ऐसा करेंगे ताकि कनेक्शन के समय उनका मिलान हो। फिर, वे मेल खाते रहेंगे क्योंकि वे समानांतर हैं। बड़े निरंतर भार उन्हें बेमेल कर सकते हैं यदि वे बहुत अलग आईआर हैं, लेकिन यह महत्वपूर्ण होने की संभावना नहीं है। इस बीच श्रृंखला में बैटरियों को बिना संतुलन सर्किटरी के मिलान किए रहने के लिए बहुत समान होना चाहिए। यह कई मायनों में श्रृंखला कनेक्शन को कठिन बनाता है। NiMH एक अलग जानवर है, जिन कारणों से मुझे नहीं पता। शायद आप उनमें से सोच रहे थे, लेकिन वे अपवाद हैं।

— टोमेक