Technische Daten der Lithium-Knopfzelle CR2032

Ich verwende ein CR2032-Batteriemodul, um ein BLE 4.1-Modul zu betreiben. Das BLE-Funkgerät für die Kommunikation benötigt etwa 3,5 bis 5 mA Strom. Wenn ich mir das Datenblatt der Batterie ansehe ( https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/maxell_cr2032_datasheet.pdf ), ist der Nennentladestrom 0,2 mA.

Meine Frage ist: Kann diese Batterie während der BLE-Kommunikation, wenn der Strom etwa 5 mA beträgt, diesen Strom liefern? Auch für welchen Zweck werden Nennentladestromwerte angezeigt?

Ich habe über Energiemanagement in drahtlosen Sensornetzwerken promoviert und mit Sensorknoten gearbeitet, die CR2032-Batterien verwenden. Wir haben die Knoten selbst entworfen (mein Vorgesetzter hat die Leiterplatte entworfen und ich habe die Firmware und alle energiebezogenen Tests entworfen).

Ich kann bestätigen, was die oben genannten Personen sagen, dass Sie 100-mA-Peaks aus einer neuen CR2032-Zelle ziehen können. Um die Nennkapazität in mAh zu erhalten, muss sie jedoch mit dem angegebenen Nennstrom und der angegebenen Temperatur entladen werden.

Die Sensorknoten, an denen ich gearbeitet habe, haben beim Senden 27-35 mA gezogen. Die Übertragung dauerte jedoch jeweils einmal pro Minute 110-140 ms. Bei Raumtemperatur konnten wir mit einem einzigen CR2032 parallel zu einem 75-mF-Supercap von CapXX 87% der Nennkapazität des CR2032 nutzen (die getesteten Knoten waren im Durchschnitt 99 Tage in Betrieb). Wir haben einen CR2032 von Renata verwendet. Der gleiche Aufbau ohne einen Superkondensator würde im Durchschnitt etwa 10-15 Tage weniger Funktionszeit bedeuten. Der Supercap wird jedoch entscheidend, wenn Sie sich entscheiden, die Betriebstemperatur zu senken !!! (was wir in Tests bis -30 ° C gemacht haben)

Das Entladen mit höherem Strom hat zur Folge, dass Sie weniger Energie als angegeben aus der Batterie gewinnen. Die Stromspitzen erzeugen Spannungsabfälle, und in dem Moment, in dem dieser Spannungsabfall Ihre Spannungsabfallspannung unterschreitet, wird Ihre Schaltung zurückgesetzt. Selbstverständlich ist zu diesem Zeitpunkt noch etwas Energie in der Zelle. Um dieses Problem zu beheben, können Sie einen Superkondensator hinzufügen, um die Übertragungsstromspitzen (Spannungsabfälle) abzuflachen.

Aber:

• Superkondensatoren sind teuer
• Sie benötigen eine Schaltung mit geringem Ableitstrom und Ausgleichsschaltung, z. B. von CapXX (sie hat Ableitströme im Bereich von 1 bis 2 uA).

Ein Superkondensator mit hohem Ableitstrom kann mehr schaden als nützen, wenn das Gerät tagelang oder wochenlang mit Strom versorgt werden muss.

Zögern Sie auch nicht, CR2032s bei Bedarf parallel zu schalten, und Sie haben Platz - Sie verdoppeln im Grunde die aktuelle Kapazität.

Trotzdem gibt es in dieser Welt noch eine Menge zu tun, um das Energiemanagement in solchen Anwendungen zu verbessern.

Aus dem Datenblatt:

• Die Nennkapazität gibt die Dauer an, bis die Spannung auf 2,0 V abfällt, wenn sie bei einem Nennentladestrom von 20 ° entladen wird. C

Wenn Sie also mit einer konstanten Entladung von 0,2 mA arbeiten, erhalten Sie eine Kapazität von 220 mAh oder 1100 Stunden. Eine schnellere Entladung verringert die Kapazität des Akkus. Dies wird auch durch das Pulsieren beeinflusst, da die BLE auf 5 mA pulsiert. Ein Impuls von 5 mA für einen Bruchteil einer Sekunde, während die restliche Zeit nicht gezogen wird, könnte zu einem äquivalenten Zug von 0,2 mA führen.

Wenn Sie sich das Diagramm mit der Bezeichnung "Impulsentladung" ansehen, wird ein 5-Sekunden-Impuls von 300 Ω oder 10 mA bei 3 V angezeigt. Eine solche gepulste Entladung verringert die Gesamtkapazität über die Lebensdauer des Akkus von nominell 220 mAh auf ca. 180 mAh.

So beantworten Sie Ihre beiden direkten Fragen:

1. Ein typischer CR2032 kann viel mehr Strom als 5 mA liefern. Sie könnten für weniger als eine Stunde 100mA daraus ziehen, mit ein paar Einschränkungen hinsichtlich der hohen ESR.

2. Der Nennstrom dient zur Ermittlung der Basislebensdauer der Batterie. CR2032 und Knopfzellen im Allgemeinen sind für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch und langer Lebensdauer wie Echtzeituhren oder Batteriesicherungen von Daten gedacht. Sie sind nicht für den Antrieb schwerer Lasten vorgesehen.

Ich denke, die Antwort ist in diesem Diagramm des Datenblattes:

$3V \div 300\Omega$

(Dies liegt daran, dass mehr Strom in den internen Widerständen des Akkus verbraucht wird. Aber es scheint in Ordnung zu sein, wenn Sie mit der reduzierten Kapazität einverstanden sind.)