電池通過(guò)其陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)材料之間的化學(xué)反應產(chǎn)生電能。值得注意的是，在電池術(shù)語(yǔ)中，正極端是陰極，負極端是陽(yáng)極。

 

當你操作電路時(shí)，電路所需的電流根據執行的任務(wù)而異。因此，所需的典型電流小于最大電流。理論上，電池的電壓不應依賴(lài)于它提供的電流大小，但這只是近似情況。事實(shí)上，所有電池都具有負的V-I曲線(xiàn)，如果電池供給的電流增加，其電壓就下降。這種效果就像電池有一個(gè)等效串聯(lián)電阻（ESR）一樣，它稱(chēng)為阻抗。通常其影響很小，但相機中的臨界電壓傳感器（dead voltage sensor）可能非常敏感，所以小影響可能產(chǎn)生大不同。

 

顯然，所有求生技能族對遠離電網(wǎng)、節約能源或自己生成能源都很感興趣。但我們看看，當你需要照亮露營(yíng)地，而你只擁有幾節“沒(méi)電”的電池時(shí)，該怎么辦？你知道嗎，大多數1.5V的AA電池，當電壓下降到1.3V到0.9V之間時(shí)，通常就被認為沒(méi)電了。

 

一切都取決于你的設備采用什么樣的電路，你可以假設在電池電壓用掉約20％后，就被當作沒(méi)電了。這意味著(zhù)幾乎100％被丟棄電池的電量都沒(méi)有徹底耗盡。當然，如果這些電池不能在你想要的設備中使用，就沒(méi)多大意義了。仔細選擇組件和電路設計可讓你達到極低功耗設計的新水平。微控制器是許多嵌入式設計的核心，它通常都在運行程序，使設備按預期功能工作。不容忽視的是，微控制器制造商增加了許多有助于降低功耗的功能。

 

在電池供電的系統中，時(shí)間是關(guān)鍵參數。不同于交流供電系統，其電源電壓在給定范圍內變化、額定電流的可用性在持續時(shí)間內無(wú)限制，電池只能在再充電或更換之前的有限時(shí)間內供電。此外，在電池放電時(shí)，電流消耗越大，電池的壓降越大（圖1）。

 

圖1：電池放電是電流放電速率的函數。

 

設計高效電池供電系統的關(guān)鍵是：

 

（a）通過(guò)使電路吸收的電流（特別是連續的“靜態(tài)電流”）最小，來(lái)最大限度地延長(cháng)電池壽命；

 

（b）必要時(shí)，通過(guò)在電池和負載之間使用某種形式的調節電路，在放電期間使提供給負載的電壓保持恒定。

 

例如，用100mA-小時(shí)容量的AA型電池給耗電1mA的電路供電，可在再充電或更換電池前運行約100小時(shí)。如果靜態(tài)電流降低到100μA，理想情況下，電池壽命將延長(cháng)到約1000小時(shí)。如果使用電池給靜態(tài)電流低至1μA的電路供電，則電池壽命將增加到10~11年。這就是為什么要使用靜態(tài)電流盡可能小的運放和直流-直流轉換器的原因。例如，德州儀器（TI）和凌力爾特（Linear Technology）等公司就有這種靜態(tài)電流為400nA~2000nA的新器件。

 

在設計電池供電系統之前，了解系統使用環(huán)境、要求和運行條件非常重要。這使設計師可以確定應使用哪種類(lèi)型的電池（例如，一次性或可充電），以及電池需要更換或充電的頻率。

 

延長(cháng)電池可工作時(shí)長(cháng)的三種方法是：

 

（1）如果需要連續工作，最小化靜態(tài)電流；

 

（2）脈動(dòng)方式啟/閉負載，使電池工作在較低占空比；

 

（3）不工作時(shí)關(guān)閉電路。

 

作者：Victor Chertakovsky, Vishay Foil Resistors公司

 

本文轉載自電子技術(shù)設計。