9V电池的那些事

前些日子,QQ群里有朋友询问Arduino连接舵机的问题。故障现象就是上电后起动舵机,舵机无法被驱动,而且Arduino也会随之无法正常工作。询问后得知所使用的电池为普通的9V电池。所以造成这个问题的原因就是所使用的电池负载电流小于电路所需要的电流,在舵机工作时,负载电流过大,使得电压下跌,造成电路无法正常工作。一个小型舵机动作时电流需要大约150-200mA,加上Arduino电路所需要的电流,估算为250mA,超出了普通9V电池的负载范围了。

前世
在上世纪5、60年代便携式晶体管收音机兴起时,对于电压和体积的要求,9V叠层电池应运而生,因此也称之为“晶体管”电池(”transistor” battery)。一枚9V电池相当于6只1.5V的小电池串联而成(现代的9V也有3只3V电池组成)。劲量公司声称9V电池是由他们在1956年首先推出的。

今生
如今9V电池,代号为PP3电池,是一种形状为圆角长方体的电池,由6颗1.5V或3颗3V的电池组成,其额定输出为9伏特。9V 电池大小为 48毫米 × 25毫米 × 15毫米(ANSI标准1604A)。PP3主要是指连接电池电极的连接器,PP3连接器,六角形的连接端子为正极,圆形的连接端子为负极,反之在电池上六角形的连接端子为电池的负极,圆形的连接端子为电池的正极。根据使用的电解物质不同,9V电池主要有这些类型:碱性6LR61、碳性6F22一次性电池,锂、镍氢(Ni-MH)、镍镉(Ni-Cd)可充电电池。这些类型的电池负载电流从几十mA到几百mA不等。现在9V电池主要用途是仪表电池、烟雾探测器、无线话筒、无线遥控器等。这些都是需要电压高(相对于AA、AAA等1.5V或钮扣电池而言),电流小的应用场合,像玩具车、闪光灯等这些需要电流比较大的用途,9V电池则不适合使用。

下面是通过一段视频,了解一下9V电池在不同的电流负载情况下,电压下跌的状况。视频中的电池存放时间比较久,容量相对较低,只做参考观看。测试中电子负载的电流参数从10mA一直调到到250mA,可以看到电压从大于9V一直跌到4.5V。

20220928

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实测7805放大器

前几天,发了一篇《电路分析4-7805放大器》简单介绍了一下关于线性稳压78系列芯片的一种特殊应用。有朋友认为此电路是不能正常工作的,认为只能用于稳压电路上。其实此电路就相当于一个A类放大器,功能是可以实现音频放大功能的,只是电路简单性能肯定不会太好。实际效果如何呢?趁中秋假期,抽空利用万用板焊接一个,元件数值均按照图纸上的,只是家中没有3W的33欧姆电阻,用了一个10欧和一个22欧1/8W电阻代替,7805用的是贴片型号,没有安装散热片,只是作为实验电路使用问题不大。

 

焊接无误后,接入12V直流电源,在没有信号输入时输出电压大约5.7V,7805的2脚电压约为0.7V,电流大约为190mA。在有信号输入时,电流读数不变。因没有散热器,所以发热会很严重,时间一长温升过大时,就会产生失真。这电路还有更简单的版本,就是使用一个电阻取代三极管电路。本电路非常规使用的电路,不推荐实际中使用,如要使用则需要安装一个大的散热器,输入电压也可以减小一些,减少功率损耗。现在D类音频放大芯片很多又便宜,所以这种电路只适合学习实验当中使用。

 

下面是实验的视频

电路分析4-7805放大器

7805作为最常见的线性稳压器件,大家都不会陌生。之前的文章也有介绍过,可以看《认识元件(2)– 78xx电源芯片》

78系列的芯片,除了LDO功能外,其实也可以用来做其它的一些电路功能,如简单的恒流电路、可调稳压电路、放大电路等。在网上看到一个7805用作音频放大器的电路,修改重画了一下如下图。

然后再来看看7805的内部结构图。

结合两张图对电路做简单的分析。

D1的作用是为了防止电源反接,R1限流后点亮LED作为电源显示。C1为信号输入的耦合电容,NPN三极管Q1、电阻R2、R3结合芯片内部连接到芯片2号脚的两个电压采样电阻,形成一个共射放大。R4作为直流负载,C2为输出耦合电容。Q1通过R2、R3偏置在放大工作点,当音频信号通过C1耦合输入到Q1的基极后,7805的2脚所在的A点电压会随信号放大而波动。A点的波动则经过7805反应到输出端。比如A点的电压为2V,那么输出端B点电压则会抬升到7V左右。从而实现音频放大的作用。