Akumulatorki AA z własnym portem USB-C wyglądają jak zwykłe „paluszki”, ale elektrycznie są zupełnie inną konstrukcją niż klasyczne NiMH. Najważniejsza różnica nie polega nawet na sposobie ładowania. W środku znajduje się ogniwo litowo-jonowe, elektronika zabezpieczająca, układ ładowania oraz przetwornica napięcia, która z napięcia typowego dla ogniwa Li-ion wytwarza około 1,5 V na zaciskach baterii.
To właśnie przetwornica sprawia, że urządzenie przez większość czasu widzi niemal stałe napięcie, zamiast stopniowego spadku charakterystycznego dla baterii alkalicznych albo poziomu około 1,2 V typowego dla NiMH. Jest to bardzo wygodne w aparaturze, która źle toleruje niższe napięcie, ale nie jest rozwiązaniem pozbawionym wad. Szczególnie w sprzęcie audio dodatkowa elektronika ukryta w każdym akumulatorku potrafi stać się źródłem zakłóceń, których przy NiMH zwyczajnie nie ma.
Dlaczego litowy akumulatorek AA daje 1,5 V, skoro samo ogniwo Li-ion ma znacznie więcej
Typowy akumulatorek NiMH AA ma napięcie nominalne 1,2 V. Bezpośrednio po ładowaniu można zmierzyć około 1,4-1,45 V, ale pod obciążeniem napięcie dość szybko schodzi w okolice 1,2-1,3 V i przez dużą część cyklu pozostaje właśnie w tym zakresie. Pod koniec rozładowania spada jeszcze niżej.
W urządzeniu zasilanym czterema ogniwami różnica robi się wyraźna:
-
cztery świeże baterie alkaliczne mogą początkowo dawać około 6,0-6,4 V,
-
cztery NiMH podczas normalnej pracy zapewniają zwykle około 4,8-5,2 V,
-
cztery regulowane akumulatorki litowe 1,5 V dostarczają około 6 V przez większość cyklu.
W części urządzeń nie ma to większego znaczenia. Pilot telewizora albo zegar ścienny zadziała również przy niższym napięciu. Problem zaczyna się tam, gdzie producent ustawił stosunkowo wysoki próg wykrywania rozładowanej baterii. Zdarza się wtedy, że urządzenie z czterema świeżo naładowanymi NiMH od początku pokazuje częściowo rozładowany zestaw albo wyłącza się dużo wcześniej, mimo że w akumulatorach pozostało jeszcze sporo energii.
Akumulatorek litowy 1,5 V rozwiązuje ten problem elektroniką. W jego wnętrzu znajduje się ogniwo o napięciu rzędu 3-4,2 V zależnie od stanu naładowania, a przetwornica obniża je do wartości potrzebnej urządzeniu. Z punktu widzenia odbiornika akumulator zachowuje się więc bardziej jak stabilizowane źródło zasilania niż klasyczne ogniwo.
Dobrym przykładem są współczesne AA Li-ion USB-C o energii około 3-4,1 Wh. Spotykane na polskim rynku modele XTAR mają deklarowane 1,5 V, około 2450 mAh i 4100 mWh energii, a maksymalny prąd ciągły dochodzi do około 2 A. Inne konstrukcje mają 2500-3300 mWh i limity prądowe od około 1,5 do ponad 3 A.
Trzeba jednak uważać przy porównywaniu wartości zapisanych w mAh. 2500 mAh przy deklarowanych 1,5 V nie można bezpośrednio zestawiać z 2500 mAh akumulatora NiMH 1,2 V. Sensowniejszym parametrem jest energia w Wh lub mWh. Przykładowo 4100 mWh oznacza 4,1 Wh energii oddawanej przez cały akumulator wraz z jego przetwornicą.
Port USB-C również nie jest zwykłym połączeniem z ogniwem. Napięcie 5 V z ładowarki trafia do wewnętrznego kontrolera ładowania, który dopiero steruje ładowaniem ogniwa litowego. Dlatego takiego akumulatora nie należy traktować jak zwykłego NiMH i wkładać do przypadkowej ładowarki przeznaczonej wyłącznie do NiMH, chyba że producent danego modelu wyraźnie dopuszcza taki sposób ładowania.
Kolejna różnica wychodzi pod koniec pracy. Klasyczny akumulator stopniowo obniża napięcie, więc urządzenie może wcześniej pokazać ikonę słabej baterii. Regulowany Li-ion utrzymuje 1,5 V prawie do końca, a potem elektronika potrafi odciąć zasilanie dość gwałtownie. W praktyce wygląda to tak: wskaźnik baterii przez wiele godzin pokazuje pełny poziom, po czym sprzęt nagle się wyłącza.
Część nowszych konstrukcji próbuje to obejść. Przykładowo niektóre akumulatory XTAR przed końcem rozładowania celowo obniżają napięcie do około 1,1 V, aby urządzenie mogło wygenerować ostrzeżenie o słabej baterii. To znacznie praktyczniejsze niż idealnie płaskie 1,5 V aż do awaryjnego odcięcia.
Gdzie AA 1,5 V USB-C sprawdzają się dobrze, a gdzie NiMH nadal jest rozsądniejszym wyborem
Największy sens stosowania litowych AA 1,5 V pojawia się tam, gdzie urządzenie zostało zaprojektowane pod baterie alkaliczne i wyraźnie źle działa na napięciu 1,2 V.
Dobrymi kandydatami są między innymi:
-
kontrolery do gier i urządzeń VR,
-
elektroniczne zamki,
-
fotopułapki,
-
część latarek,
-
niektóre aparaty i lampy fotograficzne,
-
golarki,
-
zabawki silnikowe,
-
mierniki i urządzenia pomiarowe,
-
wybrane ciśnieniomierze i urządzenia medyczne, o ile ich producent dopuszcza takie źródło zasilania.
W tych zastosowaniach stałe napięcie ma realną zaletę. Silnik może zachowywać podobną prędkość przez prawie cały cykl baterii, dioda LED nie przygasa stopniowo, a elektronika rzadziej interpretuje akumulator jako rozładowany tylko dlatego, że widzi 1,2 V zamiast 1,5 V.
Przy zakupie trzeba jednak patrzeć nie tylko na pojemność. Bardziej użyteczna lista kontrolna wygląda tak:
-
energia w mWh lub Wh,
-
maksymalny prąd ciągły,
-
sposób zachowania przy końcu rozładowania,
-
zabezpieczenie przeciwzwarciowe i nadprądowe,
-
temperatura pracy,
-
deklarowana liczba cykli,
-
sposób ładowania przez USB-C,
-
dokładne wymiary ogniwa.
Wymiary są istotne bardziej, niż sugerowałby symbol AA. Norma rozmiaru jest ciasna, a dodatkowa płytka elektroniki i port USB-C muszą zmieścić się wewnątrz obudowy. Typowy akumulator ma około 14,3-14,5 mm średnicy i 50-50,3 mm długości, ale w sprzęcie z bardzo ciasnym koszykiem nawet niewielka różnica potrafi przeszkadzać.
Drugim ograniczeniem jest maksymalny prąd. Jeżeli producent podaje 2 A ciągłego obciążenia, nie należy zakładać, że ogniwo bez problemu zastąpi baterię w urządzeniu pobierającym kilka amperów impulsowo. Zadziała zabezpieczenie albo napięcie zostanie odcięte.
Tu pojawia się ważna przewaga dobrych NiMH. Ogniwa takie jak Panasonic Eneloop, Fujitsu czy IKEA LADDA nie mają wewnętrznej przetwornicy i potrafią dobrze znosić wysokie prądy. W lampie błyskowej albo innym odbiorniku pobierającym duży prąd porządne NiMH mogą być lepszym wyborem niż tani litowy AA z USB-C, nawet jeśli ich napięcie nominalne wynosi tylko 1,2 V.
Nie ma też sensu wkładać drogich akumulatorów litowych do urządzenia pobierającego mikroampery przez wiele miesięcy, jeśli zwykłe NiMH albo dobre baterie pierwotne spełniają zadanie. Elektronika stabilizująca sama potrzebuje pewnej ilości energii i zwiększa złożoność całego układu.
Cena również ma znaczenie. W Polsce zestaw czterech prostszych akumulatorów AA 1,5 V USB-C można obecnie znaleźć zwykle za około 50-70 zł. Markowe zestawy kosztują częściej 75-110 zł za cztery sztuki. Dla porównania cztery dobre NiMH AA o dużej pojemności można kupić wyraźnie taniej, choć dochodzi koszt odpowiedniej ładowarki.
Dopłata do wersji litowej ma zatem sens przede wszystkim wtedy, gdy 1,2 V powoduje konkretny problem, a nie tylko dlatego, że 1,5 V wygląda lepiej w specyfikacji.
Skąd biorą się piski, szum i zakłócenia w urządzeniach audio
Największa wada litowych AA 1,5 V jest ukryta wewnątrz obudowy. Zwykły NiMH jest elektrochemicznym źródłem napięcia. Litowy AA ze stabilizowanym wyjściem zawiera natomiast aktywną przetwornicę impulsową.
A przetwornica impulsowa pracuje poprzez szybkie przełączanie prądu.
Częstotliwość przełączania zależy od konstrukcji konkretnego akumulatora i nie zawsze jest podawana przez producenta. Może znajdować się w zakresie setek kiloherców albo powyżej 1 MHz. Sama częstotliwość podstawowa zwykle leży poza pasmem słyszalnym, lecz nie oznacza to automatycznie ciszy.
Powstają:
-
tętnienia napięcia,
-
harmoniczne częstotliwości przełączania,
-
krótkie impulsy prądowe,
-
emisja przewodzona przez linie zasilania,
-
emisja elektromagnetyczna z elementów przetwornicy.
W dobrze zaprojektowanym urządzeniu konsumenckim filtracja zasilania zatrzyma większość tych składników. Gorzej, jeśli bateria zasila bezpośrednio czuły przedwzmacniacz mikrofonowy, odbiornik radiowy, rejestrator terenowy albo inne urządzenie pracujące z bardzo małymi sygnałami.
Wtedy zakłócenie może pojawić się jako wysoki pisk, ćwierkanie, cykliczne impulsy, dodatkowy szum albo pojedyncze prążki w widmie nagrania. Co gorsza, dźwięk może zmieniać się wraz z poborem prądu. Przetwornica pracuje inaczej przy pełnym obciążeniu, inaczej przy małym, a jeszcze inaczej przed końcem rozładowania.
W praktyce najbardziej podejrzane są sytuacje, w których:
-
sprzęt na NiMH pracuje czysto,
-
po założeniu AA Li-ion 1,5 V pojawia się pisk,
-
zakłócenie znika natychmiast po powrocie do NiMH.
Taki test jest znacznie bardziej miarodajny niż samo mierzenie napięcia multimetrem. Multimetr może pokazać idealne 1,50 V i kompletnie nie ujawnić tętnień o częstotliwości kilkuset kiloherców.
Do dokładnej diagnostyki potrzebny jest oscyloskop. Napięcie należy obejrzeć pod rzeczywistym obciążeniem urządzenia, najlepiej również przy dużej szerokości pasma pomiarowego. Dopiero wtedy widać szpilki i tętnienia nakładające się na 1,5 V.
Problem nie oznacza, że wszystkie akumulatorki USB-C zakłócają audio. Dużo zależy od jakości projektu przetwornicy, ekranowania, filtracji i konstrukcji zasilanego urządzenia. Dwa modele AA o identycznej deklaracji „1,5 V, 2500 mAh” mogą zachowywać się pod tym względem zupełnie inaczej.
Z tego powodu do sprzętu audio nie kupowałbym od razu ośmiu czy dwunastu sztuk nieznanego modelu. Najpierw jeden komplet, później nagranie kontrolne na maksymalnym wzmocnieniu oraz porównanie z NiMH. Koszt błędnego wyboru baterii jest niewielki, ale koszt zaszumionego materiału nagranego podczas koncertu albo wywiadu już nie.
Dodatkową pułapką bywają urządzenia radiowe. Harmoniczne przetwornicy mogą wejść nie tylko w tor audio, ale również w czułą część odbiorczą. Efektem nie musi być bezpośredni pisk w słuchawkach. Czasem będzie to pogorszenie czułości odbiornika, wzrost poziomu tła albo zakłócenie występujące tylko w określonym paśmie.
Przy takim zastosowaniu kolejność diagnostyki powinna być prosta: najpierw porównanie Li-ion 1,5 V kontra NiMH, następnie zmiana pojedynczego kompletu baterii, a dopiero później szukanie problemu w kablach, przedwzmacniaczu czy torze radiowym. W przeciwnym razie łatwo spędzić godzinę na wymianie przewodów, podczas gdy źródło zakłóceń siedzi kilka centymetrów od elektroniki.
Więcej informacji na: https://adtime.pl
FAQ
Czy akumulatorek AA 1,5 V USB-C naprawdę ma ogniwo 1,5 V?
Najczęściej nie. W środku znajduje się ogniwo litowe o wyższym napięciu oraz elektronika przetwarzająca je na około 1,5 V na wyjściu.
Czy mogę zastąpić nim każdą baterię AA?
Nie. Najpierw trzeba sprawdzić dopuszczalne napięcie i prąd urządzenia. Szczególnej ostrożności wymagają urządzenia bardzo czułe na zakłócenia oraz odbiorniki o dużym chwilowym poborze prądu.
Czy 1,5 V Li-ion jest zawsze lepsze od NiMH 1,2 V?
Nie. Jeżeli urządzenie działa poprawnie na NiMH, dobre NiMH są prostsze elektrycznie, zwykle tańsze i nie zawierają przetwornicy generującej zakłócenia impulsowe.
Dlaczego miernik pokazuje 1,5 V prawie do samego końca?
Ponieważ napięciem steruje przetwornica. Stan naładowania wewnętrznego ogniwa spada, ale elektronika kompensuje ten spadek, dopóki może utrzymać założone napięcie wyjściowe.
Dlaczego wskaźnik baterii w urządzeniu może pokazywać pełny stan aż do wyłączenia?
Wiele urządzeń szacuje poziom baterii na podstawie napięcia. Jeżeli akumulator utrzymuje stale około 1,5 V, elektronika urządzenia nie widzi typowego spadku napięcia poprzedzającego rozładowanie.
Czy można ładować takie akumulatorki zwykłą ładowarką NiMH?
Nie należy tego robić bez wyraźnej zgody producenta. Modele z własnym USB-C są zwykle przeznaczone do ładowania przez wbudowany układ ładowania.
Czy można ładować cztery sztuki jednocześnie?
Tak, jeśli producent dostarcza odpowiedni przewód wielowyjściowy albo każda bateria jest podłączona do właściwego źródła USB. Typowy czas ładowania markowych modeli wynosi około 1,5-3 godzin.
Czy USB-C oznacza obsługę USB Power Delivery?
Nie. W większości takich akumulatorów USB-C służy jedynie jako wygodne złącze wejściowe dla 5 V. Nie należy utożsamiać obecności gniazda USB-C z obsługą protokołu USB Power Delivery.
Co oznacza pojemność 3000 mAh podawana przy takim akumulatorze?
Sama liczba mAh jest niewystarczająca do sensownego porównania. Trzeba sprawdzić również energię w Wh lub mWh i warunki, w których producent dokonał pomiaru. Dla AA 1,5 V wartości rzędu 3-4,1 Wh są bardziej przydatnym punktem odniesienia niż duża liczba mAh na etykiecie.
Czy litowe AA 1,5 V mogą uszkodzić sprzęt audio?
Prawidłowy akumulator o właściwym napięciu nie powinien uszkodzić urządzenia tylko dlatego, że jest litowy, ale jego przetwornica może wprowadzić zakłócenia do toru zasilania. Dlatego w rejestratorze, mikrofonie bezprzewodowym czy czułym odbiorniku trzeba wykonać próbę przed właściwym nagraniem.
Pierwsza decyzja jest więc prosta: jeżeli urządzenie działa dobrze na NiMH 1,2 V, nie zmieniaj źródła zasilania bez powodu. Po AA 1,5 V USB-C sięgaj wtedy, gdy niższe napięcie NiMH faktycznie powoduje przedwczesne wyłączanie, spadek mocy albo błędny wskaźnik baterii. W sprzęcie audio przed zakupem większego kompletu wykonaj najpierw test A/B na jednym zestawie i odsłuchaj nagranie przy wysokim wzmocnieniu. Jeśli po przejściu na litowe 1,5 V pojawia się pisk lub dodatkowy szum, pierwszym błędem do usunięcia jest właśnie akumulator z przetwornicą, a nie kabel czy mikrofon.
