В табл. 7.1 приведены спецификации литиевых батарей серии 20хх,

Таблица. 7.1. Спецификации литиевых батарей серии 20хя

Серии CR и BR обычно взаимозаменяемы, поскольку незначительно отличаются химической реакцией и производительностью. Тип CR более доступен в продаже и обеспечивает большую энергоемкость. Тип BR применяется при более высоких температурах (более GO С или 140 F).

Время работы батареи может быть рассчитано с помощью деления емкости на потребляемый ток. Например, типичная батарея CR2032 имеет емкость 220 мАч (миллиампер-часов), а микросхема часов/энергонезависимой памяти набора микросхем Intel 855 (предназначенного для ноутбуков на основе процессора Pentium М) потребляет 5 мка (микроампер) при отключенном питании. Для портативного компьютера на основе процессора Pentium М, набора микросхем Intel 855 и батареи CR2032 время работы батареи может быть рассчитано таким образом:

220ООО мАч/5 мкА - 44ОООч -5 лет.

Если воспользоваться батареей меньшей мощности (CR2025), время ее работы будет рассчитываться по такой формуле:

165 ООО м А-ч / 5 мкА - 33 ООО ч - 3,7 лет.

Время работы батареи отсчитывается с момента заводской сборки ноутбука. К моменту продажи компьютера батарея может проработать уже несколько месяцев, даже если компьютер новый. Кроме того, батарея иногда частично разряжается еще до установки в систему, а повышенная температура при ее хранении и во время работы компьютера способна повлиять на срок службы батареи. Поэтому реальные показатели работоспособности батареи могут быть меньше теоретических.

С сокращением заряда батареи снижается напряжение, что может повлиять на точность часов реального времени. Большинство литиевых батарей номинально работают с напряжением 3 В, но фактически напряжение новой батареи оказывается несколько выше. Если часы в системе идут недостаточно точно (например, отстают), проверьте напряжение батареи энергонезависимой памяти. Наибольшая точность достижима при напряжении батареи, равном или большем 3 В. Стабильное напряжение литиевых батарей обычно поддерживается до полного использования заряда, после чего напряжение снижается очень быстро. Батарея с напряжением менее 3 В подлежит замене, даже если запланированный срок ее замены еще не подошел.

Основная батарея

Относительно недолгий срок работы от батарей - одна га основных причин жалоб пользователей портативных компьютеров. Различными компаниями была проведена большая работа по улучшению функций управления питанием и повышению эффективности современных ноутбуков. Кроме того, батареи многих ноутбуков созданы по передовым технологиям, например

лиги й-нон ной. Тем не менее, появление более быстродействующих процессоров, увеличение объема устанавливаемого ОЗУ, жестких дисков и внедрение активных матриц с большой диагональю оставило время автономной работы от батарей на прежнем невысоком уровне.

Мечта многих пользователей ноутбуков такая же, что и несколько лет назад: полнофункциональная портативная система, работающая от одной батареи на протяжении 8-10часов, что важно при долгом трансконтинентальном перелете. В некоторых самолетах есть разъемы питания с напряжением 12 В, подобные разъемам питания в автомобилях, благодаря чему время работы от батареи особой роли не играет. Однако для достижения истинной автономности приходится брать две или больше батареи для обеспечения непрерывной работы хотя бы в течение шести часов. Технологии энергосбережения продолжают развиваться, однонрт-менно с требованиями к питанию современных компьютеров. Среднее время работы от батареи составляет 2-4 часа; на это влияет тип жесткого диска, диагональ экрана, объем ОЗУ, частота процессора, интегрированные динамики и накопители на компакт-дисках и DVD. Производители ноутбуков смогли улучшить управление питанием через выборочное отключение компонентов, которые не используются в текущий момент, в то время как энергопотребление последних существенно возросло. Функции управления питанием заложены в современную архитектуру портативных компьютеров Intel Centrino, включающую в себя процессор, набор микросхем и беспроводной адаптер локальной сети.

Учитывая популярность ноутбуков на базе Centrino, можно с высокой долей вероятности предположить, что многие потребители выбрали мощные портативные компьютеры с увеличенным средним сроком работы от батареи вместо систем, работающих от 6 до 10 часов, ко не обладающих многими типовыми возможностями.

Тем пользователям, которым жизненно необходим ноутбук, непрерывно работающий 6-10 часов, можно посоветовать летать самолетами, сиденья в которых оснащены разъемами для подключения блоков питания ноутбуков.

Типы батарей

Технология производства батарей играет важную роль в вопросе энергопотребления портативных компьютеров. Большинство современных ноутбуков оснащены батареями одного из четырех основных типов:

никель-кадмиевым и (NiCd);

никель-металл-гидридными (NiMH);

литий-ионными (Li-ion);

литий-ион-полимерными (LIP или Li-Poiy).

В табл. 7.2 приведено сравнение различных типов батарей.

Далее рассматриваются возможности и преимущества каждого типа батарей.

Никель-кадмиевые батареи (NiCd)

Имея наиболее почтенный возраст, никель-кадмиевые батареи (NiCd или Ni-Cad) редко используются в ноутбуках (хотя в некоторых компьютерах они используются в качестве батарей спящего режима/режима ожидания). Эти батареи обладают высокими показателями допустимой нагрузки по току, но сохраняют меньше энергии, чем батареи на базе остальных технологий, что приводит к сокращенному времени работы ноутбуков при питании от NiCd-батарей. В целом такие батареи отличаются выносливостью в аспекте максимально возможного числа циклов зарядки/разрядки с меньшей степенью деградации энергоемкости при их правильной эксплуатации.

Время работы от никель-кадмиевой батареи может сократиться максимум на 40%, если батарею периодически не разряжать или часто заряжать сверх меры. Избежать повреждения этих батарей позволяет периодическая разрядка до 1 В и менее (достаточно полной разрядки раз в месяц). Несмотря на так называемый эффект памяти, никель-кадмиевые батареи достаточно хорошо сохраняют заряд в состоянии покоя, теряя около 20% заряда в течение месяца. Эффект памяти связан с изменениями в кристаллических структурах внутренних компонентов батареи. При периодической неполной разрядке с последующим зарядом батарей такие кристаллические структуры начинают расти, сокращая площадь поверхности, а значит, и энергоемкость батареи. Периодическая полная разрядка позволяет восстановить батарею, разрушая кристаллы и восстанавливая энергоемкость.

Никель-кадмиевые батареи поддерживают около 1500 циклов разрядки/зарядки, а высокий выдаваемый ток делает такие батареи идеальными в портативных приемопередатчиках или Других устройствах, где повышенные требования к энергоемкости имеют место в течение ограниченных периодов времени. Напряжение никель-кадмиевых батарей оставляет 1,2 В на ячейку. В портативных компьютерах батареи обычно формируются из шести или семи ячеек, которые в комбинации выдают 8,4 или 9,6 В. Несмотря на устойчивость, низкая энергетическая плотность (приводящая к малому времени работы от батареи) не позволила NiCd-батареям стать популярными в мире ноутбуков; в современных ноутбуках они не используются. Кадмий, содержащийся в них, считается токсичным металлом, поэтому такие батареи после окончания срока службы требуют особой переработки.

Никель-металл-гидридные батареи (NiMH)

Эти батареи стали распространенным заменителем никель-кадмиевых батарей в ноутбуках. В таких батареях используется то же напряжение ячейки (1,2 В), они имеют аналогичную форму и для их зарядки используется оборудование с такими же характеристиками, что и в устройствах для зарядки NiCd-батарей. Хотя NiMH-батареи стоят на 20% больше, чем NiCd, их энергетическая плотность примерно на 40% больше, за счет чего увеличивается время работы ноутбуков. Такие батареи менее подвержены эффекту памяти, возникающему при неправильных разрядке и зарядке. Кроме того, в пикель-металл-гндридных батареях не используется токсичный кадмий, применяемый в никель-кадмиевых батареях.

Кроме незначительно большей стоимости, другим недостатком кикель-металл-гидридных батарей является меньшее количество циклов зарядки/разрядки. Другими словами, при большем на 40% времени работы компьютера от батареи сама батарея служит намного меньше, обычно выдерживая около 400 циклов до потери способности удерживать заряд. Кроме того, такие батареи обладают меньшим рекомендованным током разрядки, чем никель-кадмиевые батареи (одна пятая против половины указанной емкости), и большую скорость саморазрядки. Также никель-металл-гидридные батареи требуют в два раза больше времени на перезарядку, чем никель-кадмиевые.

Хотя такие батареи и используются в некоторых ноутбуках, в настоящее время их можно найти лишь в самых дешевых моделях. В ноутбуках среднего и высокого класса применяются литий-ионные батареи.