[心得]漢美光電降壓式高效率行動電源簡介及測試

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作者 wolflsi (港都狼仔)
時間 2014-06-02 17:39:06
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狼窩好讀版: http://wolflsi.pixnet.net/blog/post/57611013 大部分的行動電源,為了能夠透過USB 5V充電,所以多採用單顆鋰電池、多顆並聯方式來 組成所需容量,再透過升壓轉換電路(Step-up DC-DC)來將電池電壓提升為5V,以供應USB 裝置所需,但是在放電過程中,電池電壓會隨之降低,而為了維持相同的輸出,電池端的 電流必須要增大,當電池放電電流越高時,可用的放電容量也就越小,這也是大多數行動 電源在放電電流越高時,可用Wh會明顯下降的緣故 為了改善此狀況,有的行動電源主打以"降壓"(Step-down DC-DC)轉換電路來把電池電壓 轉換成5V,主要特點就是看中在電池放電電流低可放電容量較大、降壓轉換電路效率較高 上,不過因為電池電壓提高,想由USB充電困難度加大,且電池也因為串聯的緣故,必須 要進行匹配,挑選放電特性一致的電池來搭配,增加電池更換時需注意的因素 這次要介紹及測試的是由漢美光電所推出,採用四顆2600mAh 18650鋰電池版本的降壓式 行動電源(其中還有採用3100mAh及3400mAh的款式) 行動電源外觀正面,使用電子材料店中販售的18650四顆裝塑膠外殼套件組裝而成,兩顆 固定螺絲用來固定電池盒蓋 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/01.jpg
行動電源上方從左至右分別是充電指示燈、充電輸入口、USB輸出插座、DC圓孔插座(目前 無作用)、運作指示燈、電源開關,當行動電源進行充電時左側的充電指示燈會亮起,一 開始充電中為紫色,充飽後會顯示藍色,當充飽後仍繼續插著電,超過九小時後會自動熄 滅 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/02.jpg
打開電源開關,運作指示燈發起藍色亮光,表示USB開始輸出5V,當放到電池的低電壓點 後,藍色燈光會自己熄滅,表示輸出已關閉 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/03.jpg
側面三個孔透出的藍光是電量指示燈,依照內部電池電壓決定點亮的LED數,三顆全亮表 示75~100%,亮兩顆是50~75%,亮一顆是25~50%,都沒亮是25%以下 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/04.jpg
因為內部電池採兩串兩並組合,無法使用USB 5V輸入充電,所以附上一顆DVE生產的12V 1.5A電源適配器,型號為DSA-20P-10 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/05.jpg
與同樣裝四顆18650的小米10400比較高度 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/06.jpg
與同樣裝四顆18650的小米10400比較寬度與厚度 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/07.jpg
隨產品附贈一組硬式攜帶包 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/08.jpg
行動電源安置在攜帶包內部的樣子,可惜空間不夠,沒有辦法把電源適配器一起裝進去 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/09.jpg
內部結構圖,四顆SONY US18650GH2 18650鋰電池採用兩串兩並(2S2P)方式配置,第二顆 電池上黏貼一白色的溫度開關,作為電池組過溫度保護機制 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/10.jpg
電路板上方電路布局,主要由圖中所標示的三大方塊(充電輸入、降壓輸出、鋰電保護)所 構成,另外還有電量指示電路元件 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/11.jpg
鋰電池充電部分是由MPS MP2618EV(編號U10) 2-3串交換式鋰電池充電IC,最大充電電流 可達2A(不過在此電路中最大充電電流設定在1A),電路周邊採用日本Nippon Chemi-con PS系列固態電容 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/12.jpg
降壓電路部分採用MPS MP28258DD(編號U3,印刷AAA)QFN12封裝高效率同步降壓轉換IC, 最大輸出為3A,其採用Constant-On-Time(COT)控制技術,提供快速暫態反映及良好的穩 定性,具備短路(SCP)、過電流(OCP)、過電壓(OVP)、欠電壓(UVP)及IC本體過熱關閉保護 降壓轉換IC下方是啟動開關,當拆裝過電池,需要重新按下此開關來啟動內部鎖住的保護 電路,來恢復正常作業 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/13.jpg
在鋰電池端的保護部分,由精工S-8232(編號U11)系列2串(2S)鋰電池保護IC + AO4854(位 於電路板背面,編號U29)雙包裝N通道MOSFET(30V 8A)構成鋰電池過充電/過放電/過電流 保護迴路 鋰電保護IC的旁邊是電量指示電路,可以透過三顆半固定可變電阻來調整三個指示燈動作 時的電壓點 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/14.jpg
電路板背面印上Handmade漢美光電字樣,紅框內AP393A雙包裝低功率運算放大器(編號 U30/U33)用來組成電壓比較器,用於電量指示電路上,藍框部分編號U29就是鋰電池保護 電路的控制用MOSFET,J7/J2線路則是兩鋰電池相串點的電壓返回線路,提供鋰電池保護 電路使用 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/15.jpg
電池端導體板透過直立排針與電路板焊接在一起 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/16.jpg
電池保護用溫度開關為60度動作,當達到此溫度後會切斷電池組與電路間的導通路徑,溫 度開關使用膠固定在電池上 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/17.jpg
接下來是0.5A/1A/1.5A/2A放電測試,這裡特別注意的是雖然容量仍寫10400mAh,不過實 際上應以7.4V(兩顆電池串聯)乘以5200mAh(兩組電池並聯)=38.48Wh來計算電池能量,充 電Wh紅字部分是採用其充電輸入12V來計算 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/18.jpg
0.5A/1A/1.5A均有93%/92%/90%可用Wh,2A可用Wh也有88%,不會有很大的差異,降壓式的 優點(高效率、輸出電流即使加大落差也小)在這裡表現得十分明顯 0.5A放電圖表,平均電壓在5.22V http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/19.jpg
1A放電圖表,平均電壓在5.21V http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/20.jpg
1.5A放電圖表,平均電壓在5.19V http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/21.jpg
2A放電圖表,平均電壓在5.17V http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/22.jpg
輸出埠負載測試,輸出達3.5A後關閉,如果以IC本身額定3A輸出下,其過電流保護點為 117%,過電流保護合理,其電壓範圍為5.22V(0.1A)~5.13V(3.4A),最高與最低壓差僅有 0.09V(90mV),表現相當不錯 http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/23.jpg
輸出埠於1A負載下漣波測試,漣波Vp-p為82mV http://www.iamxtreme.net/andre/LSI/hm/24.jpg
結論: 優點: 1.採用電池串聯及降壓輸出,使得USB 0.5A~2A輸出下可用Wh落差小,加上採用高效率IC ,0.5A~1.5A輸出可用Wh均在90%以上,即使在2A輸出下仍有88%可用Wh 2.採用大廠MPS的充電IC及大電流降壓轉換IC,也選用了SEIKO的鋰電保護IC,並使用日系 NCC固態/傳統電解電容 3.輸出電壓隨電流增大產生的壓降很輕微,輸出電流從0.1A~3.4A僅改變了0.09V(90mv) 4.提供的保護齊全,過電流保護確實 5.附上安規的大廠電源適配器,不用擔心充電受到影響(雖然充電電流僅有1A,但為了兼 顧邊充邊用所以附上1.5A適配器) 缺點: 1.塑膠盒外觀較為簡陋(不過開孔處密合度及指示燈位置處理還算不錯),內部電路板手工 痕跡較多 2.充電採12V輸入,而非採用常見的USB 5V,拿至外面使用若需要再充電時較為不便 3.雖然可以換電池,但因為電池組採先串聯後並聯設計,所以使用的電池需要匹配,特性 差太多及不同容量特性的電池不能混用,以免影響充放電 4.僅有單組輸出 報告完畢,謝謝收看 --
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BadGame :看起來轉換效能還真的很不錯 缺點大概是12v充電時 06/02 17:53

E6300 :就射了 06/02 18:10

wolflsi :樓上....XDD 06/02 18:14

E6300 :qq 06/02 18:25

mike060606 :醜 06/02 18:42

errorwinter :充電看起來不太方便 06/02 18:46

wolflsi :電池串聯的缺點 06/02 18:55

daney770405 :這篇推文一二三樓要一起看嗎? 06/02 19:04

hatchet :比較之下小米電源外觀真是精品 06/02 21:39

sdyy :12v這缺點太大了 06/02 22:00

elflin1024 :狼大詳細評析推 06/02 22:22

pal42204 :推推 06/02 22:49

comicduo :二樓髒髒der 06/02 23:27

abian :有看有推 06/02 23:34

lucifero :這應該是2年前的產品了吧? 當時很流行這種殼,自己裝 06/03 10:49

lucifero :18650電池..只是這家的電路板用料好一點,可是價格就 06/03 10:49

lucifero :多不少.................... 應該還不錯賺吧...XD 06/03 10:50

bluerinoa :真的好醜,有看有推 06/04 02:54

sneak : 充電看起來不太方便 https://noxiv.com 08/18 07:57

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