Ao usar baterias para conduzir uma carga através de um regulador de tensão, é melhor aumentar a tensão de duas baterias em paralelo ou diminuir a tensão de duas baterias em série? Se não houver resposta absoluta, existe uma regra geral (ou conjunto de regras) para decidir qual é o melhor para uma situação específica?
Existem casos interessantes em que um determinado tipo de circuito controla a tendência? (trocadilho não pretendido)
Respostas:
O uso de um conversor intensivo oferece a vantagem de poder usar baterias parcialmente esgotadas cuja tensão de saída fica abaixo da tensão operacional do seu dispositivo, mas oferece as desvantagens de expor o dispositivo a danos se a tensão da bateria exceder o nível esperado (por exemplo, se o seu dispositivo de 3,3 volts opera com duas pilhas AA e possui uma tomada de 3 volts na qual alguém conecta uma fonte de 5 volts) e aumenta o consumo de bateria à medida que as pilhas se esgotam (o que, por sua vez, aumenta os riscos de baterias recarregáveis serão danificadas ou baterias não recarregáveis "vazarão" (ou seja, vazam produtos químicos corrosivos) .Também, para o bem ou para o mal, geralmente fará com que os dispositivos continuem funcionando normalmente à medida que as baterias envelhecem, até atingirem repentinamente um ponto onde eles desistem completamente.
O uso de um conversor step-down oferece maior imunidade à sobretensão de entrada e fará com que a tensão que é alimentada no circuito principal diminua assim que a tensão da bateria diminuir demais. Em muitos casos, isso fará com que o dispositivo comece a funcionar menos bem com o envelhecimento das baterias - às vezes uma coisa boa e às vezes uma coisa ruim. Esse comportamento pode ser ruim se o dispositivo se tornar inútil assim que seu desempenho começar a diminuir, mas pode ser bom se o dispositivo continuar sendo útil e se um usuário não desejar trocar as baterias em momentos inesperados.
Não coloque as pilhas em paralelo. O nível de carga e o comportamento da tensão não são eventos idênticos se forem do mesmo modelo. Isto é devido ao processo de fabricação.
Se você conectá-los em paralelo, seu design imporá que suas voltagens sejam iguais. Quando o projeto é desligado, a bateria com a tensão mais alta descarrega na bateria com a tensão mais baixa. Se a tecnologia de bateria escolhida não permitir recarga, essa energia será perdida. Depois de algum tempo, a tensão será igual e a perda de energia será interrompida. Mas se houver um distúrbio externo, como um aumento de temperatura, a voltagem das células da bateria será diferente novamente e alguma energia será perdida novamente.
É por isso que você nunca deve conectar as células da bateria em paralelo. E se você fizer engenharia reversa de dispositivos alimentados por bateria, eles sempre serão conectados em série.
Nenhuma conversão de passo é melhor para cargas pesadas. Combine a bateria e a carga para obter menores perdas. Geralmente, as cargas de tensão mais altas economizam em perdas de cobre e na distribuição de energia de longo curso.
Para redundância, a operação de célula paralela é melhor. A bateria mais forte fornece mais energia até corresponder à bateria mais fraca. No entanto, em série, a bateria mais fraca sempre limita a energia.
A menos que a tensão da célula da bateria seja muito baixa para ser convertida com eficiência, considere duas células de 7,6V com características diferentes mostradas pelo ESR para cada uma. Usando cargas de energia correspondentes, observe que o arranjo em série fornece menor energia à carga, porque a célula mais fraca (ESR) mais alta reduz a energia disponível para a carga.
Observe também que isso se aplica apenas a células recarregáveis que equalizam a tensão durante a carga. As células primárias não seriam usadas dessa maneira, pois descarregariam umas contra as outras. As baterias se desgastam com maior ESR e menor capacidade de A-hora. Onde as baterias têm alta potência e baixa capacidade ESR, são necessários resistores externos e para arranjo de derivação e desvio para arranjo em série para protegê-los. As células da bateria normalmente correspondem a uma voltagem de <2% para uma boa operação em qualquer matriz, série ou paralelo.
