Технические характеристики литиевой батарейки типа CR2032

16

Я использую батарейный модуль CR2032 для работы модуля BLE 4.1. Радиосвязь BLE для связи занимает от 3,5 до 5 мА тока. Но когда я смотрю на таблицу данных батареи ( https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/maxell_cr2032_datasheet.pdf ), она показывает, что номинальный ток разряда составляет 0,2 мА.

Мой вопрос: во время связи BLE, когда ток составляет около 5 мА, сможет ли эта батарея обеспечить этот ток? Также для каких целей показаны номинальные значения тока разряда?

Вирусный встраиваемый
источник

Ответы:

35

Я защитил кандидатскую диссертацию по управлению энергопотреблением в беспроводных сенсорных сетях и работал с сенсорными узлами с использованием батарей CR2032. Мы сами спроектировали узлы (мой супервайзер спроектировал печатную плату, а я разработал прошивку и все связанные с энергией испытания).

Я могу подтвердить то, что люди выше говорят, что вы можете извлечь пики 100 мА из новой ячейки CR2032. Но, как говорится, для получения номинальной емкости в мАч необходимо разряжать ее при указанных номинальных токе и температуре.

Сенсорные узлы, над которыми я работал, потребляли около 27-35 мА при передаче. Но передачи продолжались в течение 110-140 мс за раз, каждую минуту. При комнатной температуре, используя один CR2032 параллельно с суперкапом на 75 мФ от CapXX, нам удалось использовать около 87% от номинальной емкости CR2032 (протестированные узлы работали в среднем в течение 99 дней). Мы использовали CR2032 от Renata. При такой же установке без суперконденсатора функциональное время будет в среднем примерно на 10-15 дней меньше. Тем не менее, суперкап становится критическим, если вы решите снизить рабочую температуру !!! (что мы и делали в тестах до -30 ° С)

Последствия разрядки с более высоким током состоят в том, что вам удается получать меньше энергии, чем указано в аккумуляторе. Пики тока создают падение напряжения, и в тот момент, когда это падение напряжения становится ниже напряжения отключения, ваша цепь сбрасывается. Излишне говорить, что в этот момент в клетке все еще остается некоторая энергия. Чтобы облегчить эту проблему, вы можете добавить суперконденсатор, чтобы сгладить пики тока передачи (падения напряжения).

Но:

  • суперконденсаторы дороги
  • вам нужен один с низким током утечки и схемой баланса, например, от CapXX (у них есть токи утечки в диапазоне 1-2uA)

Сверхконденсатор с большим током утечки принесет больше вреда, чем пользы, если устройство будет работать в течение нескольких дней или недель.

Также не стесняйтесь подключать CR2032 параллельно, если вам нужно и у вас есть место - вы в основном удваиваете текущую емкость.

Сказав это - в этом мире еще предстоит проделать огромную работу по улучшению управления энергопотреблением в таких приложениях.

lowtech
источник
Спасибо за детализацию. Здесь, если я подключу к аккумулятору большое значение Tantulam Cap в 47 мкФ, означает ли это, что конденсатор может быть источником питания во время связи BLE, поскольку он будет разряжаться во время рекламы BLE, обеспечивая ток, я где-то читал. Если так, мы можем минимизировать мощность или нет?
Вирусный Embedded
1
lowtech говорил о суперкапах в диапазоне миллифарад, а не микрофарад.
CherryDT
2
47 - 100 мкФ уже должны помочь. SiLabs рекомендует его для своего Bluetooth-модуля BGM111. Процитируем данные: «Аккумуляторы для монетных батарей не могут выдерживать высокие пиковые токи (например, выше 15 мА). Если пиковый ток превышает 15 мА, рекомендуется размещать конденсатор емкостью 47–100 мкФ параллельно батарейке типа «таблетка», чтобы продлить срок службы батареи ».
Майкл,
1
Я бы не решился продать устройство, которое требует параллельного подключения ячеек CR2032. И всегда есть CR3032.
fgrieu
@ViralEmbedded: профиль потребления тока во время передачи вам очень поможет. Вы измеряете ток потребления на высокой скорости? Мы сделали это со скоростью 50 кбит / с (50 000 выборок в секунду), используя мультиметр DAQ. Я удивлен, что ток передачи составляет всего 5 мА - я бы ожидал более 10 мА.
lowtech
10

Из таблицы данных:

  • Номинальная емкость указывает на продолжительность до тех пор, пока напряжение не упадет до 2,0 В при разряде с номинальным током разряда при 20 град. С

Таким образом, если вы разрядитесь при постоянных 0,2 мА, вы получите емкость 220 мАч, или 1100 часов. Разрядка с большей скоростью уменьшит емкость батареи. Импульс также будет влиять на это, так как BLE пульсирует до 5 мА. Импульс 5 мА в течение доли секунды, в то время как в остальное время не происходит ничья, может привести к эквивалентной нагрузке 0,2 мА.

Если вы посмотрите на график с пометкой «Импульсный разряд», он показывает 5-секундный импульс 300 Ом или 10 мА при 3 В. Подобный импульсный разряд приведет к снижению общей емкости в течение срока службы батареи примерно до 180 мАч по сравнению с номинальными 220 мАч.

Чтобы ответить на два ваших прямых вопроса:

  1. Типичный CR2032 может выдавать гораздо больший ток, чем 5 мА. Вы можете вытащить 100 мА из него, в течение часа, с некоторыми оговорками о его высоком СОЭ.

  2. Номинальный ток - это базовый срок службы батареи. CR2032 и монетоприемники в целом предназначены для слаботочных приложений с длительным сроком службы, таких как часы реального времени или резервные копии данных от батарей. Они не предназначены для питания тяжелых грузов.

проезжий
источник
Два небольших комментария. Во-первых, технически рассчитанная емкость будет считаться 160 мАч из графика. Во-вторых, при 100 мА типичная ячейка MnO-Li-монеты вряд ли упадет до 1,5 В или ниже в зависимости от размера.
Asmyldof
1
@Asmyldof Если бы меня не просто сместил пожар из дома, я бы проверил максимальную ничью, множество запасных частей, лежащих вокруг. Но что касается 160 мАч, номинальный срок службы батареи составляет 2 В, а не 2,5 В. Это больше похоже на 188mAh в соответствии с графиком. (который я округлил)
Прохожий
Что касается текущих возможностей, рассмотрим два 2032-х годов, поставляющих качественный синий или ранний белый светодиод 2000 года прямо в брелок. Если они не упадут до 1,8 В каждый при 30 мА, эти светодиоды обязательно сгорят. Для разряда это сложное обсуждение, в котором вы можете быть правы. Но это примечание подчеркивает номинальную индикацию при номинальном токе и номинальной температуре, ни одна из которых точно не работает в этом сценарии, поэтому разница между 2,5 В и 2 В в этом будет 1% или около того. Обычно, когда скорость изменения превышает нелинейный изгиб, любая батарея становится ненадежной в предсказаниях.
Asmyldof
4
@Passerby дома огонь? : -Не вызвано ли перезарядкой литиевых элементов, мы надеемся?
некоматик
6

Я думаю, что ответ на этом графике таблицы:

введите описание изображения здесь

3В÷300Ω

(Это происходит из-за того, что во внутренних сопротивлениях батареи сгорает больше энергии. Но, кажется, будет хорошо, если вы согласны с уменьшенной емкостью)

Даниил
источник