Die Herstellung einer Stromquelle mit einer bestimmten Spannung ist in der Elektronik eine gängige Aufgabe, insbesondere für Bastler und Ingenieure, die an Projekten arbeiten, die eine benutzerdefinierte Stromversorgung erfordern. Eine häufig gestellte Frage ist, wie man mit 3,7-V-Batterien, die häufig in Geräten wie Smartphones und anderen tragbaren elektronischen Geräten verwendet werden, eine 12-V-Ausgabe erreicht. In diesem Blogbeitrag befassen wir uns mit den Grundlagen der Batteriespannung, der Berechnung der benötigten Anzahl von Batterien und einigen praktischen Überlegungen zum Zusammenbau Ihres Batteriepakets.
Informationen zur Batteriespannung
Die Spannung ist ein Maß für den elektrischen Potenzialunterschied und ist beim Entwurf von Schaltkreisen von entscheidender Bedeutung, da Geräte bestimmte Spannungen benötigen, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Die Spannung einer einzelnen Batterie wird durch ihre Chemie bestimmt. Beispielsweise haben Lithium-Ionen-Batterien normalerweise eine Nennspannung von 3,7 V. Dies bedeutet, dass die Batterie bei voller Ladung etwa 3,7 Volt liefert.
Berechnung der Anzahl der Batterien
Um eine 12-V-Ausgabe zu erreichen, müssen Sie mehrere 3,7-V-Batterien in Reihe schalten. Wenn Batterien in Reihe geschaltet sind, addieren sich ihre Spannungen. Um herauszufinden, wie viele Batterien Sie benötigen, können Sie daher die folgende Formel verwenden:
In diesem Fall:
Da Sie nicht einmal einen Bruchteil einer Batterie verwenden können, müssen Sie auf die nächste ganze Zahl aufrunden. Sie benötigen also 4 Batterien.
Warum 4 Batterien?
Während die Berechnung 3,24 nahelegt, würden bei Verwendung von nur 3 Batterien 11,1 V (3 x 3,7 V) erreicht werden, was weniger als die gewünschten 12 V ist. Bei Verwendung von 4 Batterien erreichen Sie insgesamt 14,8 V (4 x 3,7 V). Die zusätzliche Spannung kann mithilfe eines Spannungsreglers gesteuert werden, der die Spannung auf genau 12 V heruntersetzt und so sicherstellt, dass Ihr Schaltkreis genau die Spannung erhält, die er benötigt.
Praktische Überlegungen
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Spannungsregelung : Wie bereits erwähnt, erhalten Sie mit 4 Batterien mehr als 12 V. Verwenden Sie zum Schutz Ihrer Geräte einen Spannungsregler, um die Spannung auf 12 V zu senken. Linearregler und Abwärtswandler sind gängige Optionen.
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Batteriemanagement : Wenn Sie Batterien in Reihe schalten, müssen Sie darauf achten, dass alle Batterien vom gleichen Typ, Alter und Ladezustand sind. Dadurch vermeiden Sie Probleme wie eine ungleichmäßige Entladung, die die Lebensdauer Ihres Akkus verkürzen kann.
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Sicherheit : Gehen Sie mit Batterien immer vorsichtig um. Stellen Sie sicher, dass die Anschlüsse sicher sind, und vermeiden Sie Kurzschlüsse der Batterien. Das Überladen oder Entladen einer Batterie kann zu Überhitzung und möglicherweise gefährlichen Zuständen führen.
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Überlegungen zur Kapazität : Durch Reihenschaltung von Batterien erhöht sich zwar die Spannung, aber nicht die Kapazität (gemessen in Amperestunden, Ah). Wenn Sie eine längere Laufzeit benötigen, sollten Sie zusätzliche Reihenschaltungen parallel in Betracht ziehen, um die Gesamtkapazität zu erhöhen.
Abschluss
Der Bau eines 12-V-Akkupacks aus 3,7-V-Batterien ist unkompliziert, wenn Sie die Grundlagen der Reihenschaltung verstehen. Mit vier 3,7-V-Batterien und einem Spannungsregler können Sie problemlos die gewünschte Leistung erzielen. Denken Sie an Sicherheit und Batteriemanagement, um sicherzustellen, dass Ihre Stromquelle zuverlässig und langlebig ist. Egal, ob Sie einen kleinen Roboter oder ein DIY-Elektronikprojekt mit Strom versorgen, das Verständnis dieser Prinzipien hilft Ihnen dabei, Ihre Stromversorgung effektiv zu entwerfen und zu implementieren.
