La connessione diretta tra le batterie ricaricabili e carico nei dispositivi portatili

connessione diretta tra batteria e carico nei dispositivi mobili

Vediamo quali sono i benefici della connessione diretta tra le batterie ricaricabili e carico nei dispositivi portatili. In ogni applicazione che sfrutti una batteria ricaricabile, ci sono due opzioni per realizzare il design del circuito di power management.

La connessione diretta tra le batterie ricaricabili e carico nei dispositivi portatili

In ogni applicazione che sfrutti una batteria ricaricabile, i progettisti hanno due opzioni per effettuare il design del circuito di power management. La prima è quella di isolare la batteria dal resto del circuito durante la fase di carica, continuando ad alimentare il circuito per mezzo dell’adattatore connesso alla linea elettrica, la seconda è quella di mantenere attiva la connessione tra batteria e carico, alimentando questo con la batteria e ricaricando allo stesso tempo la batteria con l’adattatore connesso alla rete.

Molti dispositivi in commercio implementano entrambe queste soluzioni, ma ciascun tipo di connessione ha dei vantaggi o degli svantaggi in termini di costi e prestazioni. La connessione diretta e permanente tra batteria e circuito è quella che nella gran parte delle applicazioni garantisce il miglior rapporto costo/performance, e quindi è di gran lunga la soluzione preferita.

Ci sono casi in cui la batteria deve essere necessariamente separata dal circuito durante la fase di carica. Per esempio, in quei casi in cui le tensioni di alimentazione di circuito e alimentatore sono differenti. Quello che accade è che il caricabatterie alimentato con una tensione inferiore (se questa è inferiore) non è in grado di erogare la corrente necessaria per caricare la batteria in tempi rapidi. Separare il circuito di carica da quello di alimentazione, garantisce in questi casi la non degradazione delle prestazioni del dispositivo di carica della batteria.

Nel resto dei casi, la connessione diretta presenta innumerevoli vantaggi. Uno tra tutti, la semplificazione è la riduzione dei costi dell’intero processo di progettazione. Inoltre, l’uso della connessione diretta elimina il bisogno dell’uso degli switches di isolamento a bassa resistenza. Questi switch occupano una larga area di silicio, fanno lievitare il costo del carica-batteria e richiedono l’uso di componentistica discreta (al posto di quella integrata). Limitare il loro uso o eliminare del tutto la loro presenza nel circuito è, quindi, un fattore strategico di progettazione. Un ulteriore vantaggio è la continuità dell’alimentazione del circuito.

Caricare la batteria e alimentare il circuito da un’unica uscita permette inoltre una riduzione dei tempi stessi di carica. Durante la fase di carica la corrente di alimentazione del carico viene raccolta dall’uscita del carica-batteria, così che la corrente di carica – nel periodo in cui essa è costante – sarà la differenza tra la corrente limite programmata e la corrente di alimentazione del carico. Si capisce quindi che l’impatto sul tempo di carica non è nullo. Per ridurre gli effetti sul tempo di carica si può procedere nel seguente modo. Ogni carico noto può essere aggiunto al circuito fino al raggiungimento del limite massimo di corrente di carica. In questo modo non avremo alcun impatto sui tempi di carica. Infatti, se la potenza assorbita dal carico è nota e costante, l’effetto dell’alimentazione di questo può essere eliminato semplicemente incrementando la corrente di uscita del carica-batteria.

Nel caso in cui il carico, al contrario, è variabile, possono essere fatti piccoli aggiustamenti dinamici applicando un segnale che innalza il livello di corrente fino ad eliminare l’effetto sul tempo di carica. Applicare questi piccoli segnali è molto più pratico e meno costoso dell’applicazione sul circuito di dispositivi di potenza discreti. Sono sufficienti uno o due livelli di switch per seguire le fluttuazioni della corrente in funzione del carico applicato. Questo è vero, in particolar modo, nella carica delle batterie agli ioni di litio, nelle quali l’applicazione di questi switch di corrente durante la fase di carica causa una diminuzione del tempo di carica totale.

Repost: 19 Nov 2008

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