PE式FET差動ヘッドホンアンプmini版(その8:リチウムイオン電池)

以前より私のHPAをご愛用頂いている方から、今回のヘッドホンアンプに市販のリチウムイオン電池が使えないかの質問を頂いた。

調べてみると単三型のリチウムイオン電池がかなり市中に出回っている。

私のこれまでの認識(イメージ)では、「製造歩留まりが低い=検査で製品保証している」、「充電が難しい」ということで敬遠してきた。
しかし調べてみると、民生用でも充電技術の確立、充電機器や専用ICの充実が著しい。

この辺の詳しいことは後日記載することにして、拙作PE式HPAに使用することを考えた。

【リチウムイオン電池の電圧】
電池であるからには、使用開始と終了で電圧が変わるが、意外にデータが少ない。
ということで早速、得意な計測となった。

PE_HPA_mini_12
これは単三型リチウムイオン電池LC14500(3.6V,900mA)の放電特性です。
満充電直後のものを使用しました。
時間をあまり取れないので、実用されると思う10倍程度の電流を流している。

青い線がバッテリー電圧です(ギザギザは計測ノイズです)
これによると使用開始時4V、終了時3V近傍です。
3Vから急に低下し、2.7Vで電池内部の保護回路が働いて電流が遮断されます。

定格900mAhと書かれているのに600mAh程度しかありません。
単三型電池内に保護回路まで入っているのですから、内部スペースは単三アルカリ電池より狭いわけです。
アルカリ電池は平均電圧1.35Vで2000mAhありますから、このリチウムイオン電池の平均電圧3.5V、600mAhの電力量比を計算すると、1:0.77です。0.23分は保護回路スペースかなと思えば納得もいきます。(こんな計算が通用するかは別問題ですが・・・)


参考までに計測に使用した機器です(またまた脱線します)
PE_HPA_mini_13
左がリチウムイオン電池で、その下に2つで10Ωのセメント抵抗に繋ぎ放電してます。
右に見えるのがマイコンを使った電圧・電流計測器です。データはSDに書き込みます。
マイコン器の中央に見えるLCDで、472とあるのが経過時間(秒)、3.93がバッテリー電圧(V)、下段の373が放電電流(mA)です。
電流-電圧変換基板内部に電流検出抵抗0.5Ωがあるので、放電負荷抵抗は合計10.5Ω、3.93Vの電圧を抵抗で割った計算では374mAですので、計測精度もOKです。

緑の基板はコマーシャルで使ったGPS基板の流用でAD計測とSD書き込みしてます。
左側が電圧差動入力アンプ(1:1)、下側に電圧-電圧変換(4:1)、電流-電圧変換アンプ(1:100)があり、マイコンのAD計測レンジの3V以内に合わせています。
(この辺の仕組みはまた後日備忘録を作ります)


さて、今回のテーマですが、

1.アルカリ電池用で製作したPE式にそのままイオンリチウム電池を使うことは「NO」です。
  DC-DCインバータの入力定格5.5Vを超えます。


2.一番簡単なのは「電池の配線を直列から並列」にすることです。
  4~3V,実力1200mAの電池になります。4VでもDC-DC出力は調整せず6.5Vになります。

3.DC-DCインバータの電力変換ロスがいやだという場合は、
  DC-DCを外し直接リチウムイオン電池で駆動することです。
  直列2個で最大電圧は8Vになりますが問題なく動作します。
  最低電圧は、設計定格6.5Vを過ぎて6Vまで下がりますが実用範囲です。


お断り:
この記事は、リチウムイオン電池をお勧めするものではありません。
各自の判断で充電機器、充電池は正しく使ってください。
(特に、充電池は保護回路付きを使ってください。充電器は充電サイクルがしっかりしたものをご使用ください。1000円程度の市販品は過充電保護機能がありません)





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