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手機沒電,5號電池也要上|低成本DIY

海明觀察 ? 來源:電子發燒友網 ? 作者:李誠 ? 2022-04-24 07:55 ? 次閱讀
電子發燒友網報道(文/李誠)手機又雙叒叕沒電了!在緊急情況下,5號電池有沒有可能為手機充電或其他設備充電呢?近日,筆者針對這個問題,開展了一場小實驗,使用到的道具有5號電池和5V升壓模塊。

5V升壓模塊,顧名思義就是將低于5V的電壓提高到5V輸出。我們都知道,一節5號電池的工作輸出電壓只有1.5V,而手機的最低充電電壓為5V。如果想使用數量較少電池實現5V的輸出就需要使用到升壓模塊。

充電實驗及功率變化

本次實驗以電池作為變量,分別以一顆電池、兩顆電池、三顆電池進行三組充電實驗。

第一組實驗使用三顆5號電池進行串聯,使其總電壓盡可能地接近5V,再通過升壓模塊輸出為手機充電。在未接入負載前,三顆經過升壓的5號電池,輸出總電壓可達5.06V,由于沒有負載,電流顯示為0。接通手機后,電流逐漸升高,不過隨著負載的加入,電池的輸出電壓有所下降,總輸出功率一直在1.8W至2W之間來回浮動。

2W的輸出雖然不是很高,但也差不多是傳統5W充電器的一半,除了手機這2W的輸出功率為TWS耳機充電也是完全足夠的。

上圖為兩款TWS耳機在保證輸出功率充足的情況下,進行的電功率測試實驗。左圖耳機型號為HUAWEI FreeBuds 4i,由于它目前處于高電量的狀態,測量出的充電功率略微偏低僅有0.46W,如果是在低電量的情況下,他的充電功率能提升到2W左右。右邊的是 Libratone air2+,經測量它的峰值充電功率可達到2.5W。由此可以證明,使用三顆5號電池為藍牙耳機充電也是能行得通的。

第二組實驗減少了一顆電池的用量,供電電源的總電壓也由4.5V降至了3V。經由升壓模塊升壓,在未連接負載的情況下,輸出電壓依舊能穩定在5V。接通手機后,充電電壓為4.56V,充電電流為0.137A,總輸出功率為0.62W,與串聯3可電池時相比,下降了近2/3。

輸出功率降低的原因還是因為能量的守恒,雖然經過升壓模塊輸出電壓依舊能提升至5V左右,但是由于電池數量的減少,輸出功率也會相應的下降。


第三組實驗只用了一顆5號電池,由于單顆電池的電壓實在太低僅有1.5V,再加上升壓模塊自帶的轉換損耗,在未連接負載時,輸出電壓僅有4.78V,在連接負載后甚至下降到了4.17V,總功率也僅有零點零幾瓦左右,雖說也能為手機充電,實際作用并不大,甚至手機的充電速度還趕不上耗電的速度。

以上三組實驗分別使用了安卓手機iOS手機進行了充電演示,不過iOS的手機自始至終都未充上電,很有可能是因為這個升壓模塊使用到的元件器較少,電路相對的簡單,并未與蘋果充電器一樣,在USB的輸出端設置一個用于識別充電電流的電阻,因此導致電流無法流入,不能為iOS設備充電。

通常iOS設備在接入USB口充電器時,會先檢測USB D+和D-上的電壓,以確定該充電器的輸出電流是多少,再結合自身所需電流,從而確定具體的輸入電流,才能開始充電。

升壓模塊工作原理解析

之所以能夠將1.5V、3V、4.5V三種不同的供電電壓,提升至5V左右輸出并為手機供電,這一切的功勞都要歸功到介于手機與電源之間的5V升壓模塊。

在這個升壓模塊中,主要用到的元器件有:電感、5V升壓芯片、電容、二極管LED燈。
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電路拓撲

電感在很多升降壓電路中都有使用,也是這個升壓模塊將1.5V提升至5V輸出的關鍵,主要起到儲存與釋放能量的作用。如上圖所示,當開關管斷開時,電感會將輸入端的能量儲存起來,在開關管閉合后向輸出電容和負載持續輸送電能。

這顆5V升壓芯片內置一個開關管,也可以直接它看成是一個開關管,它主要是通過控制開關調整電感的充放電時間,將輸出電壓穩定在5V左右。

在這個升壓模塊中共使用了兩顆電容,分別位于電源的輸入端和輸出端,位于出入端的電容C1主要起到對輸入電流濾波的作用。而輸出端的固態電容主要起到充放電的作用,當開關管斷開時,這顆電容會將輸入端的電流儲存起來,當開關管導通時,電容會將上一時刻吸收到的電能向負載輸出,以保證電能輸出的連續性與穩定性。

二極管在電路中發揮的就是它反向截止的作用,因為當開關管閉合后,輸入端的電流并不會流向負載,負載的穩定輸出主要靠電容來維持,為避免不必要的電能損耗,這顆二極管阻斷了電容向其他器件傳輸電能的路徑。

LED燈僅僅只是起到了電流流入升壓模塊的提示作用。

結語

總的來說,5號電池升壓為手機充電的原理與充電寶類似,雖然輸出功率相對較低,但在緊急情況下,當作應急電源還是不錯的。
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