Коммуникаторы, смартфоны, КПК, GPS-навигация

Авторы, перевод: HPCru Gene Quickel

Дата статьи: 15.01.2001

Содержание   Версия для печати

Скачать в формате: iSilo - iSilo HiRes

Как выбрать правильные источники питания для вашего КПК

Эта статья -- об источниках питания для вашего КПК. Чем больше вы знаете о батареях, тем лучше для вас. Особенно, если вы используете беспроводную связь или у вас есть один из тех энергоемких модемов, которые могут сократить срок жизни батареи до 20 минут.

Классификация источников питания

Известны батареи двух типов: не подзаряжающиеся и аккумуляторные.

Неподзаряжающиеся (батарейки):	Аккумуляторы:
Alkaline - щелочные Lithium - литиевые	NiCad - никель-кадмиевые NiMH - никель-металл гидридные Lithium Ion - литий-йонные аккумуляторы Renewable Alkaline - аккумуляторные щелочные

Характеристика источников питания

Существует два основных параметра, относящихся к нашей теме: напряжение (В) и емкость (миллиампер/час (мА/ч)). Напряжение -- это сила с которой батарея вырабатывает ток; емкость -- количество электрической энергии, которое батарея выделяет при определенных условиях разряда, выраженное в мА/ч. Это означает, что если у вас есть две батареи по 1,5В, одна из которых емкостью 2000 мА/ч, а другая -- 2500 мА/ч, то батарея с емкостью 2500 мА/ч при одинаковых нагрузочных токах будет работать дольше.

Это совсем не означает, что элементы с более высокой емкостью работают лучше. В зависимости от нагрузки батареи ведут себя по-разному. Карты памяти и модемы являются большой нагрузкой для источников питания. При включении больших нагрузок наблюдается падение напряжения на новых щелочных батареях, потому что они реагируют на всплески энергопотребления не так хорошо, как литиевые, NiСad и NiMH батареи.

Миллиампер/час (мА/ч)

Большинство КПК потребляют приблизительно 200 мА/ч. КПК -- 3-вольтовые устройства, а две батареи типа AA как раз дают в сумме 3 вольта. Разделите емкость батареи (2600 мАЧч для двух AA щелочных батарей) на ток потребления и вы получите время работы. Если вы используете энергоемкие компоненты, вроде карты PCMCIA, не забудьте, что время работы батареи сокращается. Приведенная формула не действительна для щелочных батарей. Они оцениваются производителем, как правило, до предельной точки, но КПК прекращает работать намного раньше этого срока.

Напряжение

Напряжение - подобно лошадиной силе в двигателе. Сравним 4-цилиндровый автомобиль мощностью 120 л.с. с и грузовик мощностью 250 л.с., тянущие тяжелую лодку и трейлер. В то время как оба прекрасно двигаются по горизонтальной поверхности, мощность автомобиля становятся недостаточной при движении на холм. При одинаковой скорости оба транспортных средства должны тянуть прицеп на холм с одинаковой силой. Но один из них имеет большую мощность для выполнения задания. То же относиться и к источникам питания. PCMCIA карта для своей работы требует 5В-питание. Поэтому, хоть 5-вольтовый источник был бы удобнее, приходиться преобразовывать напряжение 3-вольтового источника КПК в 5-вольтовое. При этом работа идет тяжелее и в этих условиях элемент быстро "сядет".

Щелочные Батареи (Alkaline)

Щелочные батареи статистически устойчивы. Выпускаются батареи с параметрами, как правило, 1.5 В и 2600 мА/ч. Они имеют большой срок годности (90 % после пяти лет), но начинают "садиться" с первого же момента использования. Номинальное напряжение их 1.5В, но во время эксплуатации оно снижается. Так как норма разряжения постоянна и известна, вы можете измерить напряжение и определить, сколько времени осталось батареи работать. Это -- принцип работы программы контроля питания CE Power Manager.

Емкость щелочных батарей практически истощена при напряжении около 0.9В. Ваш КПК не будет работать при таком низком напряжении. Этот момент надо учитывать при использовании щелочных батарей. При каком самом низком напряжении будет работать КПК? Примерно 1.1В. Но есть и положительная сторона, вы можете брать "мертвые" батареи от вашего КПК и все еще использовать там, где требуются меньшие токи потребления (например, в переносных CD-плеерах и т.д.).

Батареи различных изготовителей отличаются друг от друга, они по-разному реагируют на всплески энергопотребления. Если при использовании новых щелочных батарей при присоединении модема или карты памяти на дисплее появляется предупреждение о снижении напряжения источника питания, то, вероятно, эти батареи не очень хорошо выполнят свою работу. И, прежде чем проклинать ваш КПК, попробуйте различные батареи. Это особенно актуально для некоторых аккумуляторов, номинальное напряжение которых равно 1.2В.

Литиевые источники питания (Lithium)

Многие предприятия производят литиевые батареи. Эти источники питания имеют длительный срок годности (90% в 10 лет). Литиевые батареи поддерживают постоянное напряжение в течение всей жизни батареи и хорошо работают с большими нагрузками. Подобно щелочным, они имеют высокую мощность (2600 мАЧч), и их стартовое напряжение -- 1.5В. Литиевое батареи работают до тех пор, пока они не разрядятся почти полностью, так что вы сможете использовать практически всю номинальную емкость батареи.

Когда эти батареи умирают, они умирают быстро. В связи с тем, что их характеристики разряда не известны CE Power Manager, программа плохо работает с этими батареями. Она сообщает вам, что батареи все еще хороши. Но к тому моменту, когда CE Power Manager говорит, что батарейки подсели, вы уже оказываетесь на грани перехода на резервное питание. В зависимости от вашего КПК, это не должно быть проблемой. Самое большее, что вы можете потерять -- данные, находящиеся в оперативной памяти, но информация, записанная на энергонезависимые носители КПК, потеряться не должна. Конечно, всегда надо помнить о своевременной синхронизации с настольным ПК и резервных копиях.

Никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCad)

NiCad (никель-кадмиевые источники питания) -- наиболее часто используемые аккумуляторы на сегодняшний день. У них много хороших особенностей, и работают они долгое время. Вы можете купить аккумуляторы NiCad и зарядное устройство, имеющееся в наличии, и использовать их вместо батарей AA.

Они значительно дороже литиевых и щелочных батарей. Никель-кадмиевые источники питания работают также хорошо, как и литиевые батареи, но они не умирают так быстро. Их номинальное напряжение -- 1.25В, и они держат его в течение всей жизни батареи питания. Они хорошо реагируют на всплески энергопотребления, что означает обеспечение надежной работы при различном применении. Доступны различные марки этих батарей, Radio Shack, например, предлагает батареи 650 и 850мА/ч.

Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют несколько недостатков. Их мощность -- гораздо меньше мощности литиевых и щелочных батарей, и у них высокий саморазряд -- до 10 % в течение первых 24 часов. Также, для того, чтобы получить весь потенциал батареи, вы должны каждый раз следить за тем, чтобы они разряжались полностью. Еще один недостаток -- это эффект "памяти", заключающийся в укрупнении кристаллических образований рабочего вещества аккумулятора и, как следствие, уменьшение площади активной поверхности и реальной емкости аккумулятора. Поскольку кристаллы растут, номинальная емкость батареи со временем уменьшается. (Полное разряжение батарей приводит к разукрупнению кристаллических образований и увеличению реальной емкости аккумулятора.) И, наконец, информация для борцов за чистоту окружающей среды: никель-кадмиевые источники питания содержат тяжелый металл -- кадмий, который является серьезным загрязнителем.

Никель-металл гидридные источники питания (NiMH)

Следующий популярный вид аккумуляторов -- никель-металл гидридные (NiMH) батареи. Для разработчиков аккумуляторы NiMH привлекательны, потому что плотность энергии у них значительно больше, чем у NiСad. Например, при одном и том же размере NiMH батарея имеет в два раза большую емкость, чем NiСad батарея питания. Подобно NiCad, батареи NiMH держат номинальное напряжение очень долго, а затем очень быстро садятся. NiMH батареи, также как и NiCad, не реагируют на всплески потребления энергии, Уровень саморазряда у батарей NiMH приблизительно в 1.5 раза больше, чем у NiCad, количество циклов заряд/разряд меньше (около 500), к тому же они выделяют больше тепла во время заряда.

Несмотря на все эти недостатки, никель-металл гидридные источники питания завоевали достаточно большую долю рынка. Люди, использующие батареи, не думают о сроке годности (хотя саморазряд и имеет критическое значение при подзарядке). Они заинтересованы в мощности и получении энергии. В отличие от никель-кадмиевых батарей с их эффектом "памяти", NiMH батареи при частой подзарядке работают только лучше. К тому же, они не содержат тяжелых металлов.

Литий-йонные источники питания (Li-Ion)

После бурного старта на коммерческом рынке, литий-йонные источники питания начинают приобретать популярность. Литий-йонные батареи представляют собой комбинацию лучших качеств NiСad и NiMH. У них низкий уровень саморазряда, они экологически безопасны, у этих источников питания отсутствует эффект "памяти", а также у них большое количество циклов заряд/разряд. Кроме того, они хорошо реагируют на всплески энергопотребления. Химический состав этих источников питания делает их самыми легкими из всех батарей при том, что они имеют самую большую плотность энергии.

Так как состав батареи непостоянен, литий-йонные источники сложны в эксплуатации. Поэтому батареи содержат внутреннюю электрическую схему, контролирующую температуру элемента во время зарядки. Схема также ограничивает максимальный ток заряда и разряда. В связи с этим, литий-йонные аккумуляторы -- одни из самых дорогих батарей для КПК.

Зарядные устройства (Chargers)

Зарядные устройства - более сложные устройства, чем думает большинство людей. Во-первых, зарядное устройство должно обеспечить необходимый ток для оптимальной зарядки. Во-вторых, оно должно ограничивать напряжение для предотвращения "перезарядки". В-третьих, зарядное устройство должно уметь сбалансировать зарядный ток для того, чтобы избежать высокой температуры во время подзарядки. Слишком высокая температура и газы, выделяющиеся во время заряда батареи - катастрофические условия для аккумулятора. К тому же зарядное устройство должно учитывать саморазряд батареи при полной ее зарядке. Это как раз то, вследствие чего батареи NiCad и NiMH теряют 10-15% заряда в течение 24 часов после полной зарядки. Чтобы достичь полной подзарядки, зарядное устройство должно возместить это саморазряжение. Поскольку химический состав разных типов батарей различен, очень важно, чтобы зарядное устройство было создано специально для каждого типа аккумуляторов. Это является причиной того, что для каждого аккумулятора в вашем доме -- свое зарядное устройство: для телефона, компьютера, КПК, и т.д. При использовании зарядных устройств, не предназначенных для данной батареи, вы рискуете повредить или даже взорвать что-нибудь.

Истощение батарей

Известно, что PCMCIA-модемы убийственно влияют на работу батарей КПК. Они требуют до 5.8В для нормальной работы при 5.2В минимальных. Почему? Телефонные компании используют стандарт аналогового телефонного сигнала амплитудой 3-6В. Уговорить телефонные компании снизить этот стандарт по всему миру невозможно. И, кстати, даже программные модемы должны вырабатывать этот телефонный сигнал.

Подключение беспроводных устройств также влечет за собой быструю растрату энергии батарей. Требования модема мы сейчас не рассматриваем. При наборе номера сотовый телефон требуют 4.8В или больше. Не ждите от батарей вашего КПК, что они потянут беспроводный модем.

Теперь поговорим о цвете. Все устройства CE 1.0 имеют монохромные экраны. НР первой появилась на рынке с цветными экранами. За ней последовала Sharp, и теперь большинство производителей следуют этой моде. Расход энергии устройства с цветным экраном приблизительно такой же, как у монохромного КПК со включенной подсветкой. По этой причине, большинство цветных КПК использует NiMH или литий-йонные аккумуляторы, а не щелочные.

Содержание   Версия для печати

Источники, материалы:
      Pen Computing

Как выбрать правильные источники питания для вашего КПК Классификация источников питания Характеристика источников питания Миллиампер/час (мА/ч) Напряжение Щелочные Батареи (Alkaline) Литиевые источники питания (Lithium) Никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCad) Никель-металл гидридные источники питания (NiMH) Литий-йонные источники питания (Li-Ion) Зарядные устройства (Chargers) Истощение батарей