[Rozwiązano] Czy powerbank wytrzyma szybkie zmiany obciążenia od 200-1500mA?

Serdecznie witam wszystkich.
Stworzyłem prosty układ złożony z 30 diód LED Neopixel. Całkowity pobór prądu waha się od 200- 1500mA.
Sterowany jest z mikrokontrolera a program jest na tyle szybki i finezyjny, że pobór prądu w powyższym zakresie zmienia się bardzo szybko.
Póki co zasilam go z zasilacza laboratoryjnego.
Pytanie czy zasilanie tego z powerbanka nie spowoduje szybszej degradacji ogniw Li-Ion?
Czy ogniwa te są odporne na wysokie i bardzo szybkie wahania prądu?

pozdrawiam

Dlaczego pobór prądu się zmienia?

I o jaki powerbank chodzi? Nie wiadomo jakie są tam ogniwa.

Ale moim zdaniem tak szybkie zmiany poboru prądu nie są dobre dla ogniw Li-Ion. Choć mogę się mylić.

W neopixel kazda dioda na listwie ma sterownik WS2812 dzieki temu kazdemu pixelowi mozna nadac odmienna wartosc RGB co wiaze sie z poborem pradu 0-60mA na pixel. W zwiazku z tym przy 30 diodach pobor chwilowy to 0-1800mA. Pozadane efekty wizualne uzyskuje zmieniajac wartosci RGB poszczegolnych pikseli co 5ms- w efekcie zmiany w pradzie sa bardzo szybkie i duze stad moje pytanie.
Powerbank to Xiaomi 20000mAh i z tego co wiem sklada sie z 6 ogniw Li-Ion 3350mAh dla 3.6V. Kosztowal on troche grosza i sprawdza sie doskonale dlatego nie chcialbym go uszkodzic.

pozdrawiam

umat napisał:

w efekcie zmiany w pradzie sa bardzo szybkie i duze stad moje pytanie.

Z uwagi na specyfikę Twojej konstrukcji, znasz dobrze prąd szczytowy i wiesz, że nie przekracza wydajności zasilania, w odróżnieniu od urządzeń np. z silnikami itp. gdzie prądy np. rozruchu mogą być szczególnie duże i nie w pełni wiadome co do amplitudy. Czyli kwestie przeciążenia samych ogniw ponad limity w Twoim zastosowaniu nie występują.

A tak ogólnie, to jeśli byś chciał się przejmować zmiennością poboru prądu, to pomyśl o tym, że Li-Iony zasilają z powodzeniem wzmacniacze akustyczne (np. modne ostatnio głośniki bluetooth), gdzie zmienność poboru prądu jest również i w skali czasu jak amplitud, bardzo duża. A nikt się tym nie przejmuje.
Także nie masz tu jakichś szczególnie unikalnych warunków względem innych konstrukcji.

Jedyna kwestia, jeśliby rozważać wszystkie aspekty, to ewentualnie dotyczyłaby samej przetwornicy w powerbanku, czy taki zmienny pobór od maksimum spadający prawie do zera, nie spowoduje jakichś zakłóceń w jej pracy.
Przykładowo, mam np. taki powerbank, który poniżej pewnego progu prądu (wcale nie tak niskiego) generuje krótkie przerwy w napięciu 5V, powodujące że mikrokontroler zasilany z niego się resetuje. I to zachowanie wynika, jak się okazało z jego konstrukcji, "on tak ma" po prostu.

Zresztą zawsze możesz na wejściu Twojego układu dać większy kondensator elektrolityczny, który z powodzeniem znacznie "wygładzi" pobór prądu z przetwornicy.

rb401 napisał:

umat napisał:

w efekcie zmiany w pradzie sa bardzo szybkie i duze stad moje pytanie.

Z uwagi na specyfikę Twojej konstrukcji, znasz dobrze prąd szczytowy i wiesz że nie przekracza wydajności zasilania, w odróżnieniu od urządzeń np. z silnikami itp. gdzie prądy np. rozruchu mogą być szczególnie duże i nie w pełni wiadome co do amplitudy. Czyli kwestie przeciążenia samych ogniw ponad limity w Twoim zastosowaniu nie występują.

A tak ogólnie, to jeśli byś chciał się przejmować zmiennością poboru prądu, to pomyśl o tym że Li-Iony zasilają z powodzeniem wzmacniacze akustyczne (np. modne ostatnio głośniki bluetooth) gdzie zmienność poboru prądu jest również i w skali czasu jak amplitud, bardzo duża. A nikt się tym nie przejmuje.
Tak że nie masz tu jakiś szczególnie unikalnych warunków względem innych konstrukcji.

Jedyna kwestia, jeśli by rozważać wszystkie aspekty, to ewentualnie dotyczyła by samej przetwornicy w powerbanku, czy taki zmienny pobór od maksimum spadający prawie do zera nie spowoduje jakiś zakłóceń w jej pracy.
Przykładowo, mam np. taki powerbank, który poniżej pewnego progu prądu (wcale nie tak niskiego) generuje krótkie przerwy w napięciu 5V, powodujące że mikrokontroler zasilany z niego się resetuje. I to zachowanie wynika, jak się okazało z jego konstrukcji, "on tak ma" po prostu.

Zresztą zawsze możesz na wejściu Twojego układu dać większy kondensator elektrolityczny, który z powodzeniem znacznie "wygładzi" pobór prądu z przetwornicy.

rb401 bardzo dziekuje za wyczerpujaca odpowiedz. Podlaczylem kondensator 1000u 10V zaraz za zasilaczem. Niestety nie zauwazylem stabilizacji na pobieranym pradzie czy kupic jeszcze wiekszy kondensator? Pozdrawiam.

umat napisał:

Niestety nie zauwazylem stabilizacji na pobieranym pradzie czy kupic jeszcze wiekszy kondensator?

Jak już kolega wyżej stwierdził, kondensator tak właściwie nieco "wygładzi" skoki prądu ale to będzie działanie w skali milisekundowej (jakieś szybkie zbocza gdy zaświecasz dużo na raz).
Ale nie ma żadnego sensu iść w kierunku całkowitego wygładzenia prądu.
Dodawanie tego kondensatora to raczej pomocnicza sprawa (bo już jakiś kondensator na wyjściu przetwornicy jest, tyle że mniejszej pojemności), zalecana w takich miejscach przez "zasady sztuki".

Bez kondensatora albo jeśli za mały, przy takich szybkich zmianach prądu mogłoby się pojawić np. zjawisko nadmiernego "przysiadania" napięcia, co np. mogłoby zakłócać działanie elektroniki zasilanej z tego napięcia. I to jest jedyna potencjalnie ważna sprawa, którą możnaby się przejmować np. jeśli pojawiłyby się zakłócenia w pracy mikrokontrolera itp. .


Nie chcę niepotrzebnie komplikować prostego tematu, to spróbuję najprościej.
Tak w istocie to w takich przetwornicach jak ta w powerbanku, stabilizuje ona napięcie (tu np. 5V), a prąd wyjściowy w uproszczeniu mówiąc, ją nie obchodzi.
I reakcja na nagły wzrost prądu, wygląda tak, że po tym skoku prądu, napięcie na wyjściu przetwornicy maleje (bo układ PWM przetwornicy generuje jakieś tam wypełnienie odpowiadające prądowi sprzed skoku) i dopiero w konsekwencji tego spadku napięcia poniżej zadanego (np. do 4,9V), uruchamia się pętla regulacji zwiększająca PWM aż do czasu gdy napięcie wróci do nominalnego.
Czyli "wyprodukowanie" większego prądu jest reakcją wtórną, na którą układ przetwornicy potrzebuje trochę czasu.

Takie rzeczy są przedstawiane w kartach katalogowych układów do przetwornic, ale tu nie ma sensu w to wnikać głębiej.

Ważne jest tylko, że taki kondensator pomaga, bo ze swojej zasady działania, dostarcza prąd natychmiast kiedy napięcie na nim maleje. I tym samym niweluje cechy "opóźnienia reakcji" takich układów jak ta przetwornica.

Także się nie przejmuj tak tym skokowym prądem. Jedynie co, to jeśli masz możliwości możesz z ciekawości oglądnąć na oscyloskopie jak wygląda napięcie, te 5V przy np. przemiennym załączaniu i wyłączaniu całego 1800mA.

Dziękuje za odpowiedzi pod moim postem.
Sprawa z działaniem przetwornicy jest jasna.
Najważniejsze dla mnie to ze Waszym zdaniem ogniwa w powerbanku nie powinny ucierpieć przy tak dynamicznych zmianach obciążenia i zmniejszyć żywotność pb.
Wolałem zapytać bo takie urządzenia zwykle obciążane są dość stabilnym prądem (ładowanie telefonów itp).

W wszystkich badaniach laboratoryjnych dla wszystkich ogniw elektrochemicznych zmienny prąd obciążenia, szybko zmienny, ma pozytywny wpływ na trwałość ogniw w porównaniu z obciążeniami o stałym charakterze. Co innego impulsowe obciążenie ponad parametry dopuszczalne lub na ich granicy, ale to już bardzo dobrze zostało wyjaśnione wyżej.

umat napisał:

Najwazniejsze dla mnie to ze Waszym zdaniem ogniwa w powerbanku nie powinny ucierpiec przy tak dynamicznych zmianach obciazenia i zmniejszyc zywotnosc pb.

Ale to przecież takie same ogniwa jak w zastosowaniach gdzie dynamika poboru prądu jest naturalnie duża, choć by w akustyce jak pisałem wyżej ale też w różnych innych zastosowaniach poza tematem ładowania.
I nie spotkałem na ten temat jakichkolwiek opracowań, które by wskazywały że zmiany poboru prądu są jakieś krytyczne dla żywotności li-ion (w porównaniu np. z ilością cykli ładowania), tak by się tym przejmować w praktyce.
Jeśli pobór prądu dodatkowo znajduje się w zakresie dopuszczalnym to nie ma powodów do obaw. Tym bardziej jeśli Twój powerbank ma cztery ogniwa równolegle gdzie prąd na ogniwo się "dzieli" przez cztery.

Tak na marginesie. Jeśli już chodzi o dynamikę prądu, to tak właściwie tam gdzie jest li-ion zasilający przetwornicę impulsową, pobór prądu z niego jest bardzo dynamiczny (impulsy rzędu amperów), owszem łagodzony znacznie przez obowiązkowy kondensator na wejściu przetwornicy ale nie całkiem do zera.

rb401 napisał:

I nie spotkałem na ten temat jakichkolwiek opracowań, które by wskazywały że zmiany poboru prądu są jakieś krytyczne dla żywotności li-ion (w porównaniu np. z ilością cykli ładowania), tak by się tym przejmować w praktyce.

A z jakimi pracami kolega się zapoznawał? Sporadycznie tego typu sprawy zwracają uwagę praktyków.
Generalnie sam proces chemiczny nie jest zjawiskiem stałym, więc też zmienne obciążenie korzystnie wpływa na jego powtarzalność długoterminową. To tak w znacznym uproszczeniu.
Jeżeli kolega nie wierzy proszę kilkanaście razy rozładować ogniwo prądem nominalnym przy obciążeniu czysto rezystancyjnym , a przekona się kolega że następne ładowanie nie jest skuteczne w powiedzmy 98% . Kolejne wyładowania impulsowe i kilka kolejnych ładowań i pojemność wzrasta do parametrów nominalnych. Dobrze to widać przy bardzo małych pojemnościach ogniw.
Gdzieś miałam publikację na ten temat w prasie specjalistycznej, kiedy to jeszcze ogniwa polimerowe były w fazie wczesnego rozwoju, poszukam.

aaanteka napisał:

Gdzieś miałam publikację na ten temat w prasie specjalistycznej, kiedy to jeszcze ogniwa polimerowe były w fazie wczesnego rozwoju, poszukam.

Ale tu zupełnie nie w tym rzecz, w świetle tego wątku.
Zauważ że kolega umat, obawia się że eksploatacja przy umiarkowanie zmiennym obciążeniu uszkodzi mu ogniwa czy zmniejszy żywotność. I nie chodzi mu tu nawet o parametry wydajnościowe ogniwa itp., które jak wiadomo zależą nieco od charakteru obciążenia (np. pojemność względem prądu obciążenia, co jest w DS ogniw).
Tak że jeśli masz coś istotnego w kwestii podstawowej, tj. wpływu na żywotność, to napisz bo mnie też to ciekawi.

rb401 napisał:

Ale tu zupełnie nie w tym rzecz, w świetle tego wątku.
Zauważ że kolega umat, obawia się że eksploatacja przy umiarkowanie zmiennym obciążeniu uszkodzi mu ogniwa czy zmniejszy żywotność

Jak nie w tym? Nie tylko nie uszkodzi i nie zmniejszy żywotności, a wręcz przeciwnie korzystnie wpłynie na procesy elekrochemiczne ogniw.

Kraniec_Internetów napisał:

https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3461853.html#17219825
Tu ładny artykuł.

Grzegorz740 napisał:

Ale moim zdaniem tak szybkie zmiany poboru prądu nie są dobre dla ogniw Li-Ion. Chodź mogę się mylić.

Szybkie zmiany prądu ich nie uszkodzą. Duży prąd ciągły może, w ekstremalnych przypadkach.

Dzięki za wyjaśnienie. Czegoś się nauczyłem.

Dziekuje za wszystkie odpowiedzi na moim watku.
Sprawa zostala wyjasniona ponad oczekiwania i nauczylem sie od Was wiele.
Temat zamykam.
Pozdrawiam.

Dziekuje za wszystkie odpowiedzi na moim watku.
Sprawa zostala wyjasniona ponad oczekiwania i nauczylem sie od Was wiele.
Temat zamykam.
Pozdrawiam.

Dodano po 41 [sekundy]:

Smialo przystepuje do testow ukladu z powerbankiem