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2021/12/25
智慧型手機耗電, 購買一顆合用的行動電源就成了沒電的救星. 今年5月1日起，所有「3C二次鋰單電池/組」、「3C二次鋰行動電源」及「3C電池充電器」都必須通過BSMI安全檢驗, 若進口或國內產製之此等商品未經檢驗即上市銷售且經查證屬實者，將依規定處以新台幣20萬元以上200萬元以下罰鍰。根據媒體報導,坊間行動電源有五成不合格,送檢的廠商也有兩成無法通過檢驗. 5月1日起,貼有 BSMI安全認證標章的行動電源只要廠商不要掛羊頭賣狗肉, 安全性應該有一定保障. 行動電源有哪些該注意的規格? 該買多大容量的行動電源才夠用呢? 以下針對行動電源最重要的容量與相關規格做一詳細說明:
1.行動電池最大容量:
坊間標榜行動電源的容量通常是用xx000mAh, 但這只是代表裡面電池蕊電容量. 行動電源容量正確標示應該是用Whr瓦特小時來標示. WHr瓦特小時, 即是行動電源可輸出功率單位, P(WHr)=V電壓x I(電容量AH)。.以Apple iPhone5為例, 電池標示3.8V 5.45Whr.
行動電源內含電池蕊的實際容量是指電池本身在標準的放電條件3.7伏特(v)下所放出的實際電量. 目前坊間的行動電源主要是用18650鋰電池與鋰聚合物電池為主流, 其中又以”直徑18mm、高65mm”的18650鋰電池居多. 18650鋰電池, 因廠商技術層次不同與化學配方不同, 在相同體積下, 所生產的電池的實際容量不同, 容量越高, 價格越高. 其中日本的技術最佳(Pansonic(已合併Sanyo)、SONY..), 韓系次之(Samsung 、LG), 台灣與中國製再次之. 單顆18650鋰電池容量由1000Mah ~4120mAH不等. 根據工業技術研究院的資料, 電池性能是整體電極材料、電解液、隔離膜、零組件及電池製造工程的總合，從電池設計的觀點，需要同時考慮正負極材料系統、極板配方及電池製程等，才可能獲得最佳的電池容量設計。容量以平均每年提高100 mAh ，宛如是鋰電池界的「摩爾定律」。
目前坊間容量最高的18650鋰電池是Panansonic NCR18650C, 容量高達4120mAh. 但單價非常高, 訂價在1000日圓以上, 有錢也不見得買的到. (網友提醒, NCR18650C已上市是網路假新聞 , 目前坊間的確無Pansonic NCR18650C已販售的資訊)
18650鋰電池蕊廠商一般會以電池頭帽或外皮顏色區隔容量, 以下是常見的高容量鋰電池型號. 至於中國大陸廠商製造的18650鋰電池蕊, 基本上只要標示超過2600mAh都僅供參考, 不要太認真.
坊間行動電源使用的18650鋰電池因單價成本考量, 通常最高只會採用2600mA的二次鋰電池, 其次是2000mA~2400mA規格. 中國大陸廉價品則會低於2000mA, 只有極少數的行動電源才會使用超過3000mAh容量的日韓系電池蕊. 若該行動電源容量大小由放幾顆電池蕊來決定, 若是放入四顆容量為2600mA的18650鋰電池所組成, 則電池的實際容量有2600*4=10400mA. 小米的行動電源容量就是這個規格.網路上有賣家標榜內含六顆18650鋰電池的行動電源,容量高達30000mAh, 每單顆容量高達5000mAh! 嘿嘿,真的不要太認真.
2. 行動電源的額定輸出容量:
行動電源的額定輸出容量就是代表可使用的電量. 由於鋰電池一般的工作電壓是3.7V, 但輸出必須升壓到5V, 加上過程中一定會因升壓效率高低、控制版與線材阻抗..產生轉換損耗( 轉換效率95%-70%不等), 所以行動電源可使用的電量(額定容量)大概只有內部電池額定總容量的60%左右(視轉換損耗程度). 基本上要低於55%以下才能稱作有容量標示不符, 有偷工減料問題. 行動電源額定容量計算公式如下:
行動電源可使用的電量 (額定輸出容量)= I行動電源電池容量x V(鋰電池工作電壓3.7V / 升電壓5V)x行動電源轉換效率(95~70%)
舉例來說,若行動電源轉換效率是80%, 5000mAh行動電源的額定容量 = 5200 x3.7/5 x0.8 = 3078 mAh.
若是行動電源電池容量標榜8000mAh, 額定最大輸出容量是5600mAh, 則代表其店員轉換效率最大高達94.6%. (5600/(8000X3.7/5))
額定輸出容量大小會與採取的放電電流(A)有關. 小米10400mAH行動電源在不同放電電流所產品放電圖, 詳見:港都狼大.
3. 行動電源的轉換耗損
行動電源可以使用的額定輸出容量除了與使用的電池容量有關外, 傳換耗損率也非常重要.
一顆合格的行動電源就從內部用料及結構看來，除了採用的鋰電池蕊外, 是由電源管理IC、MCU(微控制器)、鋰電保護、溫度保護、USB充電埠偵測IC..等電路所組成. 行動電源在輸出過程中會因升壓效率高低、控制版與線材阻抗..產生轉換能量耗損. 耗損程度會依廠商之電路設計或使用的電源管理IC不同，產生不同的損耗。
就線路設計來看, 比較廉價的行動電源只會使用傳統的升壓(Boost)與降壓(Buck)轉換器以降低DC/DC轉換器輸入電壓延長使用時間為主要方式, 轉換率通常只有70%~80%。若是採用電荷幫浦(Charge pump)電路或升降壓式轉換器 (Buck –Boost converter)成本較高, 但卻可以拉高轉換效率. 若採用TI 德儀電源管理積體電路 (IC) 解決方案, 最高可以有95%的轉換效率! 若以8000mAH電池容量的行動電源計算, 轉換效率70%與95%的電路設計方案兩者的額定輸出容量差距為1480mAh!
4.行動電源的可輸入及輸出電流:
行動電源的轉換效率與提供穩定充放電兩大要角非MCU微控制器與電源管理IC莫屬.
行動電源微控制器MCU（微控制器, Microcontrollers）是一個完整的單晶片系統, 晶片包含處理器核心、記憶體、週邊I/O等功能, 追求的是五臟俱全、短小精悍，而且要吃的少跑得久, 通常負責系統內部的控制管理. 功能主要是為USB電池充電器IC提供充電控制、控制LED充電狀態指示燈；若需要與充電控制IC通訊時，還具有I2C匯流排功能. 功率MOSFET則作為標準USB電源開關配置，其中或許還內建了過溫保護、短路保護以及過電流保護。當作為主電源為外部設備充電時，則透過USB埠進行控制。
電源管理IC則是決定可以輸入電流與輸出電流的關鍵. 以小米行動電源為例 , 10400mAH與5200mAH行動電源的主要差異除了使用電池蕊的顆數不同外, 主要是德州儀器電源管理積體電路 (IC)型號不同. 10400mAh容量採用的電源管理IC是TI(德儀)的BQ24195可以支援2.1A放電輸出; 5200mAH容量則採用 TI(德儀)的BQ24295只能支援1.5A放電輸出.
目前坊間已有不少行動電源標榜可以支援2.1A電流輸出(For平板充電), 甚至可以支援2A電流輸入(For加快充電速度). 不過, 大電流的輸入與輸出, 除了採用的電源管理解決方案要能支援外, 使用的電池蕊與相關電路都必須能夠負荷大電流所產生的熱能. 根據行動電源測試專家港都狼仔WOLFLSI實測某一款低價行動電源就發生使用連續2A輸出下不但輸出品質不佳, 還發生內部元件過熱而導致外殼受熱變形的狀況.
圖片來源: WOLFLSI
5.行動電源選購五大原則:
5月1日起, 行動電源與鋰電池都必須經過通過BSMI認證才能合法銷售. 除非廠商掛羊頭賣狗肉(送測與實售商品不符), 不然選購經過認證的行動電源, 不但在產品安全有保障, 電池容量的標示也不再會有標示不清或嚴重虛灌的問題. 針對行動電源容量與規格的選擇, 版主的建議有五大原則:
A.一定要購買有BSMI認證產品
B. 根據需求選擇, 電池容量選擇5200mAH~10400mAH的行動電源最實用. 容量太大的行動電源笨重且充電時間久, 並不太實用.
C.額定輸出容量才是真正可以使用的輸出電量, 重要性遠大於僅供參考的電池容量.
D.若選購容量較大的行動電源, 請選擇可以確實支援2A輸出規格. 若有支援2A輸入, 更佳! 選購標榜可以支援輸入與輸出2A電流的行動電源, 最好要選擇品牌信譽佳且良好售後服務的廠商,選擇採用IT德儀電源管理IC解決方案尤佳.
E.請使用可以支援行動電源輸入與輸出規格的USB充電線或充電器, 才可縮短行動電源的輸入與輸出時間與效能. 原理詳見這裡.
Note: 以上圖片不少直接引用自網路, 若有侵權, 告知後將會立即下圖.
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