مبدأ وتطبيق تقنية الرفع والخفض لبطاريات الليثيوم

مع الاستخدام الواسع للأجهزة الإلكترونية المحمولة، أصبحت بطاريات الليثيوم واحدة من أكثر أنواع البطاريات شيوعًا نظرًا لكثافة طاقتها العالية، وعدم وجود تأثير الذاكرة، وعمرها الطويل. ومع ذلك، من أجل تلبية متطلبات جهد التشغيل للأجهزة المختلفة، تعد تقنية الرفع والخفض لبطاريات الليثيوم مهمة بشكل خاص. ستستكشف هذه المقالة مبادئ الرفع والخفض لبطاريات الليثيوم والأساليب لتحقيق هذه التحويلات.

مبدأ الرفع لبطارية الليثيوم

محول الرفع
محول الرفع هو محول DC-DC يزيد جهد الإدخال المنخفض إلى جهد إخراج أعلى من خلال تخزين الطاقة للملف. مبدأ عمله الأساسي هو كما يلي:
مرحلة الشحن: عندما يتم إغلاق عنصر التبديل، يتدفق التيار عبر الملف، ويخزن الملف الطاقة؛
مرحلة التفريغ: يتم فصل عنصر التبديل، ويستمر التيار في التدفق بسبب الحث الذاتي للملف. في هذا الوقت، يسمح الصمام الثنائي للتيار بالتدفق إلى مكثف الإخراج والحمل، ويكون جهد الإخراج أعلى من جهد الإدخال.

طريقة الرفع

تحسين تردد التبديل: عن طريق ضبط تردد التبديل، يمكن تحسين نسبة الرفع دون التأثير على الكفاءة.
اختيار قيمة الملف: يمكن لقيمة الملف المناسبة أن تقلل من تيار التموج وتحسن استقرار النظام.
تصفية الإخراج: يمكن أن يؤدي استخدام مكثف تصفية إخراج مناسب إلى تقليل تموج جهد الإخراج.

مبدأ الخفض لبطارية الليثيوم

محول الخفض (Buck Converter)
محول الخفض هو أيضًا نوع من محولات DC-DC. وتتمثل وظيفته في تقليل جهد الإدخال الأعلى إلى جهد إخراج أقل. مبدأ عمله هو كما يلي:
مرحلة الشحن: عندما يتم إغلاق عنصر التبديل، يتدفق التيار عبر الملف ويخزن الملف الطاقة؛
مرحلة التفريغ: يتم فصل عنصر التبديل، ويتدفق التيار في الملف عبر الصمام الثنائي للحفاظ على تيار الحمل، ويكون جهد الإخراج أقل من جهد الإدخال.

طريقة الخفض

التحكم في دورة التشغيل: يتم تعديل جهد الإخراج عن طريق تغيير نسبة وقت التشغيل لعنصر التبديل إلى وقت الدورة، أي دورة التشغيل.
التقويم المتزامن: يمكن أن يؤدي استخدام تقنية التقويم المتزامن بدلاً من الصمامات الثنائية التقليدية إلى تحسين الكفاءة.
البدء اللين: يمكن لتقنية البدء اللين أن تتجنب صدمة التيار عند بدء التشغيل وتحمي الدائرة.

سيناريو التطبيق

تستخدم تقنية الرفع والخفض لبطارية الليثيوم على نطاق واسع في الأجهزة المحمولة المختلفة، مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وما إلى ذلك. تحتاج هذه الأجهزة عادةً إلى تبديل الفولتية في ظل ظروف تشغيل مختلفة للتكيف مع سرعات المعالج المختلفة وسطوع الشاشة والمتطلبات الأخرى.

الخلاصة

تعد تقنية الرفع والخفض لبطاريات الليثيوم حلقة رئيسية في تصميم المنتجات الإلكترونية الحديثة. من خلال تصميم الدوائر واختيار المكونات بشكل معقول، يمكن تحقيق تحويل الجهد بشكل فعال مع ضمان استقرار النظام وكفاءته. مع التحسين المستمر لوظائف المنتجات الإلكترونية وتحسين متطلبات إدارة الطاقة، ستستمر تقنية الرفع والخفض لبطاريات الليثيوم في التطور للتكيف مع احتياجات التطبيقات الأكثر تعقيدًا والمتغيرة.