Pro někoho samozřejmost, pro jiného nepochopitelná věc, tak působí na uživatele různé způsoby, kterými se udává u elektroniky přípustné napětí. Je jich totiž víc a nemusí být vždy zřejmé, o který právě jde. A co z toho v praxi plyne?
Na první pohled je vše jasné. Napětí se udává ve Voltech a deklaruje-li výrobce rozsah 3 až 6 V, pak je to možné brát typicky tak, že při 2,9 V už nemusí zařízení fungovat a při 6,1 V se může zničit (v některých případech to může být i obráceně). Toto je zadání přesných mezí napětí. Je-li ale elektronika určena k napájení z primárních článků (nenabíjecích, na jedno použití) nebo akumulátorů, napětí se v průběhu činnosti mění. Zařízení s tím musí počítat. Kromě přesných mezí napětí se tedy používá i údaj o jmenovitém napětí, které vyplývá z principu fungování chemických zdrojů elektrické energie, nebo přímo stanovený počet článků předpokládaného typu. A jaký je vztah mezi jmenovitým napětím a přesnými mezemi? To zkrátka musíme vědět.
Jmenovité napětí je pro jeden článek NiCd nebo NiMH 1,2 V, pro olověné články 2,0 V, pro Li-ion 3,6 V a Li-pol 3,7 V, primárním ZnC nebo alkalickým bateriím se připisuje jednotně napětí 1,5 V. V praxi musíme počítat s tím, že skutečné napětí článků se může od jmenovitého dost lišit. Velké rozdíly jsou u primárních zdrojů, ty mají jako nové jen nepatrně vyšší napětí než 1,5 V, ale jsou měkké a stárnou. Za vybité se považují, až když jejich napětí klesne pod 1,0 V, někdy dokonce 0,8 V, tedy skoro na polovinu. NiCd články dosahují těsně po nabití až 1,4 V, za vybité se považují při poklesu pod 0,9 V. Nabité Li-pol mají 4,2 V, vybíjet je lze na 3,0 V, některé na úroveň 2,8 V, to je také velký rozdíl. Olověné akumulátory by se neměly vybíjet pod 1,75 V a čerstvě nabité mají až 2,35 V.
U zařízení se často předpokládá určitý konkrétní typ zdroje. Udává-li například návod rozsah vstupního napětí výrobku určeného do auta 10 až 15 V, jde pravděpodobně o napětí přesné, které by mělo být respektováno tak, jak je uvedeno. Bude-li napájeno ze stabilizovaného zdroje napětí, bude to jen dobře, pokud ne, musí být zdroj natolik tvrdý, aby jeho výstup nikdy nevybočil z mezí, to je právě případ autoakumulátoru. To, že jde o přesné meze napětí, poznáme jen tak, že obě uvedená čísla nejsou celistvým násobkem nominálního napětí předpokládaných (olověných) článků. Je-li v podmínkách uveden jen autoakumulátor (tedy šestičlánkový olověný akumulátor s jmenovitým napětím 12 V), měl by takový výrobek pracovat v rozmezí napětí 10,5 až 14,2 V. Pokud tedy máme k dispozici stabilizovaný zdroj určený k náhradě autoakumulátoru, můžeme jej použít, i když má na výstupu uvedeno třeba napětí 13,8 V. Nemusí mít přesně stejné jmenovité napětí a mírné zvýšení v rámci intervalu nevadí.
Jiná a často nebezpečná situace nastává, chceme-li použít nestabilizovaný zdroj, nejčastěji síťový adaptér menších rozměrů. Stává se, že výstup je popsán například takto: 12 V / 1 A. U stabilizovaných zdrojů je napětí jasné a údaj o proudu znamená maximální možné trvalé zatížení, u nestabilizovaných jde však o jmenovité napětí při odběru uvedeného proudu. Jestliže je proud menší, napětí na výstupu bude vyšší a bez zatížení může stoupnout v některých případech i na dvojnásobek (obvykle o 20 až 50%). Potom se ovšem na napájeném zařízení, které není právě v činnosti, objeví ne předpokládaných 12, ale třeba 20 V, a může dojít k tomu, že „vyhoří“. Zdroj je přitom zcela v pořádku a například jednoduchá vrtačka na 12 V, ke které může být určen, s ním bude pracovat bez problémů. Zásadní rozdíl mezi těmito dvěma případy je v tom, že elektronické zařízení bývá v činnosti, i když právě nepracuje, a není navrženo na vyšší napětí, u vrtačky buď žádná elektronika není, nebo počítá s tím, že naprázdno napětí jejího vlastního adaptéru stoupne. Můžeme to brát i tak, že zařízení je zničeno rozdílem mezi jmenovitým a skutečným napětím. V prvním případě stabilizovaného zdroje bylo 13,8 V s rezervou dostatečně málo, ve druhém 12V jmenovitého napětí příliš mnoho. Chceme-li se vyhnout škodám, musíme předem nestabilizované zdroje změřit v režimu naprázdno a porovnat s možnostmi přístroje. Tady platí „dvakrát měř, jednou připojuj“.
Snažíme-li se o náhradu jednoto typu akumulátoru jiným, většinou to jde. Záměna NiCd a NiMH obvykle problémy nepřináší, olověné akumulátory 6 V jsou v podstatě zaměnitelné za pětičlánek NiMH, 12 V za desetičlánek (a naopak). O trochu horší je to s náhradou Li-ion a Li-pol, protože jejich napětí je o něco větší, nejsou přesným ekvivalentem tříčlánků NiCd a jsou citlivé na dodržení meze vybíjení. Typickým případem je výměna napájecího osmičlánku NiCd za tříčlánek Li-pol. Původní napětí se pohybuje od 7,2 do 10,8 V, nové od 9,0 do 12,6 V. Pokud výrobce daného zařízení dovoluje napájení primárními články, není čeho se bát. V ostatních případech to jde většinou také, ovšem už se pohybujeme za hranicí vymezenou výrobcem a využíváme rezervy, kterou zařízení mívají – tedy s jistým rizikem.
Zařízení určená k napájení primárními články musí být schopna pracovat i při nižších napětích, proto náhrada za stejný počet akumulátorů NiCd nebo NiMH, které sice mají nižší napětí, ale za to jsou podstatně tvrdší, nedělá problémy. Můžeme se ovšem setkat s výjimkou, kdy výrobce výslovně zakazuje použití akumulátorů, aniž vysvětluje důvod. Je to proto, že výrobek nemá jištění a měkké primární články nemohou dodávat proud, který by stačil je jeho zničení. Nejčastěji se tato situace vyskytuje u hraček čínské výroby. Například motor při chodu odebírá 0,5 A, napětí baterií klesá, ale na provoz stačí. Při zablokování motoru je proud omezen jen možnostmi baterií asi tak na 2 A, jejich napětí prudce padá, motor se jen zahřeje, nicméně vydrží. S tvrdými NiMH by tekl motorem proud 3 až 5x větší, což by jej spolehlivě spálilo. Pokud chceme i v takovém případě provést náhradu za akumulátory, měli bychom zapojit do obvodu reverzibilní (polymerovou) pojistku, která při nadproudu obvod rozpojí.
Jedněmi z nejcitlivějších na změny napětí jsou jednoduchá zařízení s mikrokontroléry, právě u nich bývá 6,0 V horní mezí napětí a překročení vede spolehlivě ke zničení. V těchto případech je nezbytné rozlišovat, zda meze vyjadřují jmenovité napětí akumulátorů nebo dovolený interval přesného napětí, což je častější případ.
Jmenovité napětí může být zadáno i jinak a vycházet ne z napětí elektrochemických zdrojů, ale ze všeobecně známé normy pro daný elektronický obvod. Typickým příkladem je „napájení 5V“. Toto samozřejmě nemůžeme brát jako přesné napětí bez tolerance, zdroj 5,000000V nikdy mít nebudeme. Toto napětí ani nesouhlasí se žádným z používaných elektrochemických zdrojů ale vychází historicky z povoleného napětí logických TTL obvodů, které bylo 5,0 V s povolenou tolerancí ±0,25V. Časem pak přišly jiné druhy logických obvodů s širšími povolenými mezemi napájení, například 4,50 až 5,50 V, ale pokud je udáno jen 5V bez dalšího upřesnění, pak toto jmenovité napětí musíme brát jako přesné meze 4,75 – 5,25V.
Je rozumné dávat si dobrý pozor, zda se v parametrech výrobku udává přesný interval pracovního napětí nebo napětí jmenovité a od čeho se toho jmenovité napětí odvozuje, předejde se tím zbytečnému poškození elektroniky.