Почему многие ноутбуки работают на 19 вольт?

Как правило, мобильные устройства с питанием от сети будут принимать напряжение, кратное некоторому напряжению батареи. Например, 4,5 вольта - 1,5 вольта (первичная батарея AA) 3 раза, а 36 вольт - 3,6 В (литий-ионная батарея) в 10 раз.

Теперь есть ноутбуки, которые используют внешние источники питания, рассчитанные ровно на 19 вольт. Это не кратно никому подходящему. Меня много озадачивает.

Где это напряжение возникает из?

47 голосов | спросил sharptooth 10 Maypm12 2012, 16:04:46

9 ответов


50
  

Теперь есть ноутбуки, которые используют внешние источники питания, рассчитанные ровно на 19 вольт. Это не кратно никому подходящему. Меня много озадачивает.

Это не вопрос дизайна, который был поставлен, но он имеет отношение к дизайну систем зарядки аккумулятора.

Сводка:

  • Напряжение немного больше, чем кратное полностью заряженному напряжению литиево-ионного аккумулятора - типа, используемого почти во всех современных ноутбуках.

  • Большинство ноутбуков используют литий-ионные батареи.

  • 19Â V обеспечивает напряжение, которое подходит для использования для зарядки до четырех литий-ионных элементов в серии с использованием конвертера buck для эффективного снижения избыточного напряжения.

  • Возможны различные комбинации рядов и параллельных ячеек.

  • Можно использовать напряжения чуть ниже 19 В, но 19 В V - полезное стандартное напряжение, которое будет соответствовать большинству возможностей.


Почти все современные ноутбуки используют литий-ионные (LiIon) батареи. Каждая батарея состоит из, по меньшей мере, нескольких LiIon-ячеек в серии «строка» и может состоять из нескольких параллельных комбинаций нескольких строк ряда.

Литиевая ионная ячейка имеет максимальное зарядное напряжение 4,2 В (4,3 В для храбрых и безрассудных). Чтобы зарядить ячейку 4.2 В, требуется хотя бы немного больше напряжения, чтобы обеспечить некоторую «головную уборку», чтобы позволить электронике управления зарядом функционировать. По крайней мере, примерно 0,1 В, возможно, больше, но обычно, по крайней мере, 0,5 В будет полезен, и может быть использовано больше.

Одна ячейка = 4.2 В V
 Две клетки = 8,4 В V
 Три ячейки = 12,6 В V
 Четыре ячейки = 16,8 В V
 Пять клеток = 21 В.

Обычно для зарядного устройства используется источник питания с коммутационным режимом (SMPS) для преобразования имеющегося напряжения в требуемое напряжение. SMPS может быть Boost converter (шаги вверх) или Buck converter (сбрасывает напряжение вниз) или свопит с одного на другое по мере необходимости. Во многих случаях конвертер buck может быть более эффективным, чем ускорительный преобразователь. В этом случае, используя конвертер buck, можно будет заряжать до четырех ячеек в серии.

Я видел батареи для ноутбуков с

3 клетки в серии (3S),
 4 ячейки в серии (4S),
 6 ячеек в 2 параллельных строках 3 (2P3S),
 8 ячеек в 2 параллельных строках 4 (2P4S)

и с напряжением источника 19 В V можно было бы заряжать 1, 2, 3 или 4 ячейки LiIon последовательно и любое количество параллельных строк из них.

Для ячеек с 16,8 В V имеется запас (19 "16,8) = 2,4 вольт для электроники. Большая часть этого не требуется, и разница согласуется с конвертером buck, который действует как «электронная коробка передач», потребляя энергию при одном напряжении и выдавая его при более низком напряжении и соответствующем более высоком токе.

С учетом 0,7 В запаса можно было бы, например, использовать 16,8 В V + 0,5 В V = 17,5 В V от источника питания, но с использованием 19 В гарантирует, что для любого случая и избытка будет достаточно не теряется, поскольку конвертер buck преобразует напряжение вниз по мере необходимости. В коммутаторе SMPS может произойти падение напряжения, отличное от батареи, как правило, MOSFET ), SMPS-диоды ( или синхронный выпрямитель), проводки, разъемы, элементы сопротивления резистивного тока и схемы защиты. Желательно как можно меньше снижения, чтобы минимизировать потери энергии.

Когда литий-ионная ячейка близка к полностью разряженной, ее конечное напряжение составляет около 3 В. V. Низкий уровень допуска к разгрузке зависит от технических соображений, связанных с долговечностью и мощностью. При 3 В V /ячейке 1/2/3/4 ячейки имеют напряжение на клеммах 3/6/9/12 вольт. Конвертер buck поддерживает это пониженное напряжение, чтобы поддерживать эффективность зарядки. Хорошая конструкция конвертера конвертов может превышать 95% эффективности, и в таком виде приложение никогда не должно быть менее 90% эффективным (хотя некоторые могут быть).


Недавно я заменил батарею нетбука на 4 ячейки с расширенной версией с 6 ячейками. Версия 4-х ячеек работала в конфигурации 4S и 6-разрядной версии в 2P3S. Несмотря на более низкое напряжение новой батареи, зарядная схема способствовала изменению, признав батарею и соответствующим образом отрегулировав ее. Такое изменение в системе, не предназначенной для размещения батареи с более низким напряжением, может нанести ущерб здоровью аккумулятора, оборудования и пользователя.

ответил Russell McMahon 10 Maypm12 2012, 16:34:14
2

Ответ Рассела ( https://electronics.stackexchange.com/a/31621/88614 ) делает отличная работа над подробностями. Этот ответ больше посвящен более широким аспектам вашего вопроса.

  

Как правило, мобильные устройства с питанием от сети могут принимать напряжение, кратное некоторому напряжению батареи.

Я не думаю, что это вообще правда.

Правда, некоторые устройства имеют входы питания, номинальное напряжение которых несколько кратно номинальному напряжению ячейки. Они, как правило, устройства, которые могут работать от сети или аккумулятора, но которые не заряжают свою батарею от сети. Устройства, которые заряжают свои собственные батареи, - другое дело.

В общем, вы хотите, чтобы входное напряжение вашей зарядной цепи находилось выше вашего напряжения батареи через весь цикл зарядки.

Литиевая ионная /полимерная ячейка номинально равна 3.7V или около того, но напряжение, необходимое для полной зарядки, больше похоже на 4.2V, а напряжение при полной зарядке может быть больше 3V. Аккумуляторы для ноутбуков обычно имеют 3-4 ячейки в серии. Таким образом, 19В дает разумный запас запаса для схемы зарядки.

Мобильные телефоны, планшеты и аналогичные мобильные устройства с одноядерными литиево-ионными батареями имеют тенденцию использовать входное напряжение 5 В. Я уверен, что отчасти это связано с желанием отключить USB, но также потому, что он дает достаточный запас прочности для зарядки литиево-ионной /полимерной батареи с одной ячейкой.

ответил Peter Green 18 32015vEurope/Moscow11bEurope/MoscowWed, 18 Nov 2015 15:27:58 +0300 2015, 15:27:58
1

Это отличный «обратный» вопрос проектирования.

Все мобильные компьютеры могут использовать аналогичную философию зарядного устройства dc-dc с понижающим преобразователем, но могут использовать разные чипы и профили, которые управляются ноутбуком, а не внешним зарядным устройством. можно использовать диапазон напряжений зарядного устройства с большей емкостью, из-за способности внутри спускать диапазон входов, часто более широкий, чем указано. Экстремальные диапазоны могут снизить эффективность и увеличить максимальную мощность во время мертвой зарядки, пока дисплей находится на полной яркости. Подсветка является самой большой устойчивой ничьей, а CPU /GPU имеют самые большие пики для высокопроизводительного использования. (i7 quad core и т. д.)

Универсальные зарядные устройства для аккумулятора.
Я купил Универсальное зарядное устройство во время долгой поездки. Позже я решил использовать его для питания 60 Вт светодиодов. Зарядное устройство было определено 15 ~ 24 В, максимум 63 Вт. Он имел 6-контактный разъем непосредственно перед сменными коаксиальными разъемами питания. Одним из штырьков была дистанционная измерительная линия для напряжения вилки, чтобы компенсировать потерю линии постоянного тока. Я охарактеризовал вход и нашел, что он может использоваться для регулирования выхода от 5 ~ 50 В с диапазоном управления входом 2,5 В с центром в 3 В. Я использовал Log Pot, несколько резисторов - светодиод и крышку для управления этим пользовательским диммером от 10 до 100%, используя имеющуюся мощность, и моя жена была очень довольна светодиодным солнцем над эркерным окном с ярким стеклянным яйцом. Это было примерно в 3 раза ярче прямых солнечных лучей на максимальном уровне.

В любом случае каждый мобильный компьютер должен регулировать внешнее питание, поэтому точное напряжение не является критическим, и вы можете уйти с более широким диапазоном. Чем ниже входное напряжение, тем выше ток и наоборот, он должен работать, но эффективность может варьироваться в диапазоне.

Большинство мобильных устройств имеют тенденцию работать в напряжениях с более низкими ячейками, чтобы уменьшить ЭПР пакета, который влияет на падение напряжения под нагрузкой и пульсацию поперечной регуляции от распространения до дополнительных регуляторов, которые понижают и повышают борт для внутреннего CPU /I /O и периферийные устройства, например 5 & ​​amp; 1.

Более крупные мобильные ПК-пакеты включают:

9 cell = 10.1V (3P3S) 10 клеток = 7,4 В (5P2S) 12 клеток = 14,8 (3P4S)

Полезный фактоид: Вы можете запустить мобильный компьютер с установленной батареей NO, поскольку этот регулятор управления батареями просто не используется для управления внутренними регуляторами постоянного тока. Это служит для снижения тепловой нагрузки на старые ноутбуки и снижения срока службы батареи, даже если они остаются на 100% без слива. (Но вы остановитесь на сбое мощности.)

Вы также можете воспользоваться большим зарядным устройством с достаточным напряжением, чтобы понизить напряжение батареи, и это не должно сильно влиять на эффективность при условии достаточной мощности.

ответил Tony EE rocketscientist 10 Maypm12 2012, 20:38:31
1

19 вольт - это зарядка аккумуляторной батареи, в которой последовательно находятся несколько литий-ионных элементов. Внутренняя электроника ноутбука питается от переключающего регулятора от напряжения батареи и /или 19 вольт от адаптера переменного тока. Это дает достойное время работы для ноутбука, поскольку напряжение батареи падает от разряда во время использования. Это единственная причина для 19 вольт. НЕТ НИЧЕГО делать с внутренними компонентами ноутбука, за исключением внутреннего регулируемого источника питания, который адаптируется к изменению напряжения батареи и обеспечивает постоянное регулируемое напряжение для внутренних систем (CPU, RAM, жесткий диск и т. Д.).

ответил tedknowlegy 19 Jpm1000000pmTue, 19 Jan 2016 23:27:03 +030016 2016, 23:27:03
1

Время работы ноутбука на батареях зависит от количества потребляемых ноутбуком ноутбуков в сравнении с количеством часов в батареях. Среднее потребление с течением времени довольно фиксировано, хотя яркость экрана, особенно больших, оказывает заметное влияние.

Как говорили другие, ноутбуки снабжены литиевыми батареями и для увеличения времени работы вам требуется больше энергии (часы Watt), поэтому вам нужны батареи большей или большей емкости. Размер ноутбука обычно ограничивает размер батареи, поэтому больше энергии достигается за счет использования большего количества батарей, и обычно эти батареи устанавливаются последовательно (требуется меньшая схема (= дешевле) для правильной зарядки, когда батареи работают последовательно, а не параллельно), что затем приводит к необработанному рабочему напряжению ноутбука. Внутренние DC /DC-преобразователи затем берут это необработанное ненапряженное напряжение и создают регулируемое низкое напряжение (3.3 В постоянного тока и т. Д.), Которое требуется электронике.

Для зарядки этих батарей внутренняя цепь зарядки требует входного напряжения, которое примерно на напряжение выше, чем полностью заряженное напряжение литиевых батарей. Кроме того, китайский внешний источник питания имеет выходной допуск, который обычно составляет +/- 5%. Стоит отметить, что фактическое выходное напряжение должно измеряться при рабочей нагрузке. Он всегда будет выше без нагрузки из-за падения (потери тока) сопротивления (потери тока) в кабеле постоянного тока и регулирования нагрузки внешнего источника питания, который в целом отрицательный.

Источники питания для критически важных приложений имеют функцию «Sense», которая измеряет выходное напряжение на нагрузке или разъеме и автоматически компенсирует потерю ИК-излучения, но я никогда не видел его во внешнем источнике питания. (хотя мы строим пользовательский вариант для приложения 5V /80W для военных, потому что потери IR примечательны тем, что 18A протекает через несколько футов медной проволоки)

Фактор во всем этом и с обычно используемыми 4 литиевыми батареями в серии для «большего» или более продолжительного использования на ноутбуках с батареями, и в конечном итоге вам нужен внешний источник питания 19 В постоянного тока, который фактически может быть любым, где примерно от 17 до 20 В постоянного тока , Внутренние преобразователи постоянного /постоянного тока для генерации нижних напряжений постоянного тока и схемы зарядки аккумулятора легко принимают этот диапазон плюс, возможно, еще несколько вольт. Вы можете протестировать меньшее принимающее напряжение, используя переменный выходной источник питания и повернув напряжение до тех пор, пока не погаснет «зарядная лампа». Однако вам придется измерять это напряжение на разъеме. НЕ проверяйте высокое приемочное напряжение, так как вы можете легко продувать DC /DC-преобразователи, делающие ваш ноутбук kaput, и это, как правило, ваше единственное указание на то, что входное напряжение слишком велико.

BTW, 19VDC также необходим, чтобы получить ватт-часы для более длительного времени работы и тока вниз в больших ноутбуках, потому что вездесущий соединитель ствола рассчитан только на 5A - и это действительно хорошо. Большинство из них - 2-3A. Это основная причина, по которой вы не хотите подключать и отключать этот разъем при включении вашего ПК, поскольку вы будете записывать контакты, в конечном итоге создавая для ненадежного контакта в этом разъеме.

Подробнее о разъемах ПК см. ниже: https://en.wikipedia.org/wiki/DC_connector

BTW2, ПК также имеют «газовый датчик» батареи, который сообщает вам, сколько времени работы вы оставили при работе с батареями. Этот «датчик» должен отслеживать ток, идущий в и из батарей. (Наблюдается текущий баланс, а не энергия, так как текущая эффективность разряда /заряда составляет почти 100%, тогда как энергоэффективность варьируется и значительно меньше 100%). Хотя они довольно точны в реальном времени, у них есть ошибки, которые накапливаются со временем, а емкость литиевых батарей снижается с возрастом, рабочими температурами и циклами заряда. Это часто приводит к тому, что ваш компьютер «говорит» вам, что у вас нет времени работы, и он будет закрыт, когда на самом деле батарея все еще может быть на 50% вместимости, а затем вы выходите и покупаете новую (и дорогой) аккумулятор. Когда эта запасная батарея подключена к ПК, она распознает новую батарею и сбрасывает ее настройки емкости аккумулятора. В глубине (на некоторых /много /больше?) ПК есть процедура калибровки емкости аккумулятора. Если вы можете получить к нему доступ, ПК проведет процедуру разрядки и подзарядки аккумулятора несколько раз, чтобы повторно откалибровать емкость аккумулятора, давая вам еще год или два на оригинальном аккумуляторе, хотя и с уменьшением рабочего времени.

ответил pfwag 10 ThuEurope/Moscow2015-12-10T21:33:14+03:00Europe/Moscow12bEurope/MoscowThu, 10 Dec 2015 21:33:14 +0300 2015, 21:33:14
-2

Если вы проверите напряжение, необходимое для экранов lcd на ваших ноутбуках, я думаю, вы найдете ответ. Я потянул много ноутбуков lcds отдельно в последнее время, и я обнаружил, что они требуют высоких вольт.

ответил aaron 18 32015vEurope/Moscow11bEurope/MoscowWed, 18 Nov 2015 14:21:16 +0300 2015, 14:21:16
-2

Напряжение делится на рельс 12v и 5v. Не-портативные мини-компьютеры используют один и тот же вход 19 В без ячеек или дисплея.

Два рельса - это системная плата @ 12V (+/- 5V и 3,3 В) от периферии @ 5V для приводов, а иногда и USB. Они обычно разделяются из-за разворота. Это может привести к максимальному току и потребует от него материнской платы (загляните в блок питания переменного тока, и вы увидите большие конденсаторы и индукторы). Настольные компьютеры обычно разделяют USB +/- 5V по той же причине с большим количеством портов и цепочкой /концентраторами Daisy. Они также поставляют дополнительные рельсы для графического процессора.

Все это - попытаться сохранить постоянное напряжение на материнской плате (процессор, память, ввод-вывод). Периферийные устройства могут переносить переменные напряжения намного лучше (электродвигатели и твердотельные DC-DC преобразователи для ssd и USB).

ответил Mike Miller 27 Maypm16 2016, 21:48:19
-4

Жесткие диски по-прежнему являются двигателями и работают на уровне 12v.

Когда архаичный уступает твердому состоянию, 19v исчезнет. Когда все существующие твердые состояния на материнской плате, поскольку более эффективны, так как IC переместились с 12V CMOS на низкие 1,8 до 3,3v уровня сегодня, потребность в более чем 5V исчезнет. Батарея станет одной ячейкой.

ответил ACG 1 stEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowSun, 01 Sep 2013 20:28:46 +0400 2013, 20:28:46
-5

19V остается в стороне от дней, когда «lug-ables» - компьютеры перед ноутбуками, должны были создать -5,5 и 12 вольт для материнской платы. У них был автономный источник питания с четырехпроводной вилкой. Вскоре это была всего лишь 2-проводная вилка, ноутбук создавал 3 напряжения внутри. От -5 до 12 - 17 вольт, с дополнительными 2 вольтами, я принимаю в качестве запаса для регулирования мощности. От этого осталось. [email protected]

ответил John March 2 J000000Wednesday14 2014, 21:55:17

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132