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這篇分類開閒聊,就隨便聊聊不必認真。
要聊些什麼,就是標題上的三個點,行動電源、鋰電池、USB電源。

這篇主要是接我之後要寫行動電源的前導文章

基本能量公式: P(功率W)=V(電壓V)xI(電流A)
蓄電量表示:電壓時間 3.6V 2000mAh 或功率時間 7.2WHr
注意這兩種表示的蓄存能量是相同的,後者換算其實比較方便(裝置內都有DC/DC)
所以寫行動電源的文章我會傾向使用後者的表示法 (功率時間)

重點在電源部分,我只筆記關注的部分。
文末參考資料網路上亂撈的不用在意。



USB電源//


USB端口著實成為行動裝置的主流電力來源。

USB是什麼,規範有哪些,這些細麻煩自行蒐尋。(*1)(*2)


USB 2.0 標準芯線配色

V:紅
D-:白
D+:綠
G:黑

主機端電壓:5V+-5%(4.75~5.25V)
主機端電流:標準 500mA

設備端電壓:4.4~5.25V
設備端主流端口:Micro-USB (插拔壽命為10,000次)



USB充電方案(裝置辨識方式)(*3)(*4)(*5)

BC 1.1:1.5A 充電電流 (D+D-短路)
BC 1.2:1.5A 充電電流 (D+D-短路)

Apple iphone: 5W (D+=2V/D-=3V)
Apple ipad : 10W (D+=3V/D-=2V)
Apple iphone ipad 充電器可混用 (*6)

USB2.0主機端供電能力: 5V 0.5A
USB3.0主機端供電能力: 5V 0.9A



整理:

1. USB主機端最大供電能力2.5W (5V、500mA)
2. USB電源供應任何時刻皆不可大於 5.25V (5.4V↓)
3. USB設備端可正常運作電壓低限應為 4.4V (3.6V ↑)
4. Micro-USB 理論上很耐插拔
5. 裝置可藉由D+/D-辨識充電拓樸
6. 辨識結果會決定裝置汲取電流的上限 (決定能充多快)







鋰電池 (指二次鋰電池)//

鋰電池包安全性欠佳(必須搭配保護裝置),但特性非常適合行動裝置。

鋰電池普遍使用於行動裝置之原因(較鎳氫電池)(*7)

1. 能量密度高
2. 單節電壓高,放電壓穩定,低自放電率
3. 充電控制容易

鋰電池必要處理

1. 需要帶保護板(保護電路)
2. 電池包不可遭受穿刺破壞

鋰電充電太多備註了所以直接看補充資料(*8)(*9)
不過充電都有專用IC在控制,平常人其實也不用管細節。
去翻IC的資料書裡面都會寫的很清楚。


整理:

1. 不帶保護板(或保護線路)的鋰電池尤其危險。
2. 鋰電池有材料壽命,無論有無使用(越新鮮越好)。
3. 鋰電池怕冷(化學活性低)也怕熱(溫度過高將永久損壞)。
4. 鋰電池有循環充電壽命,使用量越大壽命越短。
5. 鋰電池想充就充,電芯電量過低將永久損壞。
6. 鋰電池有分等級,保護IC有分等級,充電IC有分等級,羊毛出在羊身上。









行動電源 (USB行動電源)//


為什麼需要行動電源? 裝置電力不夠用啊。

行動電源電力拓墣(*11)(*12)(*13)

入力→DC/DC(充電)→電池包→DC/DC(供電)→出力[接設備端]


電池型式

鋰電池能量密度高,相同體積下蓄電能量(WHr)較鎳氫電池佳

AA電池x4(不帶變壓板串聯直出)
AA電池xN(N<=3)帶升壓板
(上述兩者暫不討論)

鋰電池 並聯 配升壓板→行動電源本身充電電壓多為5V
鋰電池 串連 配降壓板→行動電源本身充電電壓多為12V


考慮因子

1. 行動電源電池容量
2. 輸出能力(對應設備識別)
3. 行動電源其他參考點
4. 行動電源本身充電方式與時間
5. 變電拓墣的轉換損失


容量考慮:電池容量越大正比體積重量 (電池其實很重!!!)。
輸出能力:要快充是要對應設備辨識 (不只要能充還要快)。
行動電源其他參考點:電量顯示,多輸出端口,外型,廠牌等。
行動電源本身充電方式與時間:根據使用環境選擇適當方案。
變電拓墣的轉換損失:轉換損失將造成廢熱與虛耗。

前兩點為重點
不過容量這種東西是可以技巧性的標示
輸出能力也是可以技巧性的標示
如果看不到用料的時候廠牌權重會增加







參考//

*1:USB組織 ( 網址 )
*2:USB維基百科 ( 網址 )
*3:Battery Charging v1.2 Spec and Adopters Agreement (網址 )
*4:滿足可攜式裝置電源需求 USB電池充電規範角色關鍵 ( 網址 )
*5:Apple iPhone charger teardown: quality in a tiny expensive package ( 網址 )
*6:iPhone 和 iPod:使用 iPad 10W USB Power Adapter ( 網址 )
*7:鋰離子電池簡介( PDF ) 鋰電池維基 ( 網址 )
*8:Getting the most battery life fromportable systems ( PDF )
*9:Overcharge/Overdischarge/Overcurrent Safety Circuits ( PDF )
*10:關於鋰離子電池 ( 網址 )
*11:為可攜式應用選擇正確的DC/DC轉換電路拓樸 ( 網址 )
*12:DC to DC維基 ( 網址)
*13:長效行動電源的解決設計 ( PDF )


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