Erhöhen Buck-Konverter die Amperestunden einer Batterie?

Ich habe gelesen, dass sie im Vergleich zu Linearreglern zu 90% effizient sind. Angesichts der Beziehung zwischen Volt und Ampere möchte ich das Projekt mit einer 12-V-Batterie mit 18 Ah betreiben, die mit einer kleinen Solarzelle aufgeladen wird. Das Projekt selbst benötigt nur 5 V, wenn ich also die Spannung auf weniger als die Hälfte der erforderlichen Spannung reduziere, würden sich die Amperestunden dann nicht annähernd verdoppeln und mir 36+ Ah geben? Oder fehlt mir etwas über die Beziehungen zwischen Volt und Ampere und den Mechanismus des Abwärtswandlers?

Sie sind auf dem richtigen Weg.

Die Ampere-Stunden-Bewertung der Batterie gibt an, wie viele Stunden Sie einen bestimmten Nennstrom aus der Batterie ziehen können.

Der Abwärtswandler auf 5 V ändert die Amperestundenleistung der Batterie überhaupt nicht. Wenn Sie jedoch nur die Hälfte des Stroms aus der Batterie ziehen, hält die Batterie doppelt so lange.

Lassen Sie uns hier ein Beispiel machen. Wie Sie sagten, haben Sie eine 12V 18AH Batterie. Nehmen wir zum Beispiel an, dass Ihre Last bei den angegebenen 5 V 500 mA (dh 0,5 A) benötigt, um zu laufen.

Wenn Sie einen Linearregler verwenden, um die Batterie 12 V auf 5 V abzusenken, zieht der Linearregler 0,5 A aus der Batterie und strahlt (12 V bis 5 V) * 0,5 A = 3,5 Watt Energie als Wärme aus, während die 5 V an die Last abgegeben werden . Die 12-V-Batterie, die 0,5 A liefert, würde den Regler für 18 Ah / 0,5 A = 36 Stunden versorgen. Der Wirkungsgrad eines solchen Systems beträgt EnergyOut / EnergyIn = (5 V * 0,5 A) / (12 V * 0,5 A) = 41,6% Wirkungsgrad.

Wenn Sie stattdessen den Buck-Schaltregler mit einem Wirkungsgrad von 90% verwenden, können wir die Batterielebensdauer bewerten. Der Buck-Regler arbeitet wie folgt:

Energy Out = 0,9 * Energy In.

Bei einer Last von 5 V bei 0,5 A beträgt die aus dem Buck-Regler abgegebene Energie 5 V * 0,5 A = 2,5 W. Bei Anwendung der Formel mit einem Wirkungsgrad von 90% würde die Eingangsenergie des Reglers 2,5 W / 0,9 = 2,78 W betragen. Diese Leistung bei 12 V entspricht einem Stromverbrauch von 2,78 W / 12 V = 0,231 A. Bei diesem niedrigeren Strom würde die Batterie 18AH / 0,231A = 77,9 Stunden halten.

Wie Sie sehen können, ist der Batterieverbrauch erheblich effizienter.

Amperestunden sind keine gute Möglichkeit, die Batteriekapazität zu messen. Wattstunden sind eine viel bessere Zahl. Wenn Sie einen Abwärtswandler nach der Batterie einsetzen, verringern sich die entsprechenden Wattstunden der Batterie um den Verlust im Umrichter. Da der Konverter jedoch weniger Ampere aus der Batterie zieht, erhöhen sich die entsprechenden Amperestunden. Dies ist jedoch nicht unbedingt der beste Vergleich, da in diesem Fall die entsprechenden Amperestunden nach dem Konverter eine andere Spannung haben.

Um das zu erweitern, was alex.forencich gesagt hat, da es anscheinend nicht gut verstanden wurde, fehlt Ihnen, dass Amperestunden eine gute Möglichkeit sind, Batterien mit derselben Ausgangsspannung zu vergleichen. Es ist keine gute Möglichkeit, Batterien mit unterschiedlichen Ausgangsspannungen zu vergleichen ... oder wenn Sie die Spannung bocken oder erhöhen.

Wenn Sie die Leistung einer Batterie durch einen theoretischen DC-DC-Wandler mit einem Wirkungsgrad von 100% leiten, bleibt die Wattstundenzahl gleich. Die Ampere-Stunden-Bewertung von Watt-Stunde / Volt kann steigen oder fallen, je nachdem, ob der Wandler Buck oder Boost ist. Beispielsweise kann eine 3-Wh-Batterie (1,5 V * 2 Ah) 0,2 Ah werden, wenn wir die Spannung 10-mal [auf 15 V] erhöhen, oder 20 Ah, wenn wir die Spannung 10-mal [auf 0,15 V] erhöhen. Und um das anzusprechen, was Nick Alexeev gesagt hat; Dies ist so, als ob die Batterie durch die andere Seite (= Ausgangsseite) des Konverters gesehen wird. Natürlich ändert sich das Ah der Batterie selbst nicht.

Da jedoch kein praktischer DC-DC-Wandler einen Wirkungsgrad von 100% aufweist, muss die umgewandelte Leistung mit dem Wirkungsgrad des Wandlers angepasst (multipliziert) werden. Wenn der Konverter beispielsweise einen Wirkungsgrad von 90% hat, beträgt die 3Wh-Leistung nach der Konvertierung 2,7Wh. Das ist unabhängig davon, in welche Spannung Sie konvertieren.

Und in Bezug auf "90% Wirkungsgrad im Vergleich zu Linearreglern" meinen Sie wahrscheinlich, dass sie einen absoluten Wirkungsgrad von 90% haben können. Linearregler haben einen maximalen theoretischen Wirkungsgrad, der von Vout / Vin vorgegeben wird. Daher kann ein Linearregler bei einer Umwandlung von 12 V in 5 V den Wirkungsgrad von 41,66% nicht überschreiten und ist in der Praxis geringer. Und tatsächlich kann ein Linearregler aus diesem Grund die Amperestunden nicht steigern. Angenommen, Sie haben X Wh bei der Vin (inpt) -Spannung. Dies wird X Vout / Vin Wh bei der Vout-Spannung; Vout ist bei einem Linearregler immer kleiner als Vin. Teilen Sie nun dieses X Vout / Vin Wh durch die Ausgangsspannung, um X / Vin Ah am Ausgang zu erhalten; das ist genau die gleiche Ah-Bewertung wie bei der Original- / Eingangsspannung [für einen idealen Linearregler],

Also zusammenfassen; Kein Wandler [schaltend oder linear] kann die Wh-Bewertung erhöhen. Ein linearer kann auch die Ah-Bewertung nicht erhöhen.