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充电器标称输出电流越大,充电速度越快吗?

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发表于 2017-12-22 18:41:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
充电器输出电流越大,充电速度越快?这个说法对吗?
       最近坛子里发了很多车充、手机充、锂电充等等帖子,无论是测评贴、维修贴,跟帖者很多,但从内容上看,有很多误区。特别是本人发了一个车充的帖子,跟贴中引出了很多概念上的误导,下面就以这个车充为例,探讨如下:
       首先我认为这个说法完全不对。因为标称电流与充电电流不是一个概念。
       标称电流是某电子产品的最大负荷电流。无论任何电源都有一定的内阻,因此当电源输出电流的时候,会在内部产生压降,这个压降等于输出电流乘以电源内阻。
       内阻的存在会产生两个问题,一个是产生热量,等于输出电流的平方乘以内阻;另一个是当电源连接负载后,其输出电压变为空载电压减去内部压降,而达到输出电压就是标称电压。
       通常的电源设计在考虑散热问题之后,一般限制一个电流值,当输出电流达到这个值得时候,输出电压降低为标称电压的95%,或者其他比例,各厂家根据负载产品的不同需要,可以设定更高或者更低的比例,这个电流值就是标称电流。
       比如这个车充,标称输入: 12-24V;输出:USB1为5V-1A; USB2为5V-2A。那么,(1A+2A)*5V=15W,就是它的最大标称功率。用它给符合电压要求的设备充电、供电时,功率不应超过15W,而充电电流的大小,取决于被充负载设备等效电阻的大小。下面分三种情况讨论:
       1、小马拉大车,即用标称功率小的电源给标称功率大的负载设备充电、供电。在电压符合的情况下,电流的大小就是主要的因素。以这个车充为例,2A、USB输出口的输出功率为:2A*5V=10W,这时如果需要充电的设备或负载的等效电阻较小,在电压一样的情况下,负载的功率若大于10W,那电流就较大。如果负载的等效电阻太低,会导致电源的输出电流超过标称电流,那就有两种情况:一个是电源的个别元件发热严重,导致烧毁引起电源损坏。具体到这个车充,因为CX8505芯片内部有保护电路,输出电压降为零,车充和负载不会损坏。另一个是散热设计留有余量,仅仅体现为输出电压进一步降低,若这个电压降低太多,超过负载的容许范围,会导致负载无法正常工作。假如这个负载是需要充电的设备,那么由于电源的最大输出电流小,充电速度就会变慢,或者压降太大,即使有电流输出也不能充电。


       2、大马拉小车,即在标称电压一样的情况下,用标称功率大的电源,给标称功率小的负载设备供电或充电。多数朋友觉得,用大标称电流的电源,给小标称电流的设备充电或供电,会烧坏负载,因为电流大了嘛。出现这个误解,是把标称电压和标称电流混为一谈了。实际上电流的大小,在电压相同的情况下取决于负载,也就是负载设备的工作情况,当设备高负荷运转的时候,电流大些,进入待机的时候,电流就小些,总电流等于加在负载设备上的电压,除以设备的等效电阻。大标称电流的电源有足够的电流余量,在给小标称电流的设备充电、供电时,不仅不会发生过热或输出电压过低的情况,而且完全符合和满足负载设备的要求。所以这个车充的设计余量很大,能够满足大多数负载设备的要求,可以在更多、更大的范围内使用。
       在这里有必要简单讲一下标称电压,无论电源的功率大小,如果用标称电压高的电源,给标称电压低的负载设备供电,而且这个电压超过负载设备允许的范围,那负载设备就会过流损坏。例如用12V的直流电源,直接给5V的手机充电,肯定会烧毁手机;而用功率较大的3V电源,虽然标称电流很大,但手机是不会工作的,更谈不上充电快慢。
车充有1A或2A的输出电流,但给手机充电时,等效电阻决定了它的充电电流只有218mA就够了,换算后的输出电流为479mA,无论用哪个口都可以


       3、车马匹配。所谓匹配,可以从功率匹配、电压匹配、电流匹配,三个方面来讨论:
       ①功率匹配。按照能量守恒定律,输入功率=输出功率,但由于电源内阻的存在,输出功率=输入功率-内阻发热功率,这样输出功率就会变小。电源的标称功率就是指的减去内阻功率后的这个功率。
       根据电功率=电流*电压的公式,我们就知道了在功率匹配过程中,必须要考虑电压和电流的匹配,两者缺一不可。
       ②电压匹配。电源和用电设备在设计时,对电压的要求都有一个范围,以标称电压为准,容许上下有一定的偏差幅度,只要在这个幅度内,即为匹配,大于或小于这个幅度,即为不匹配。所以在前面的叙述中,都是讨论电压一样的情况下,电流的大小对充电速度的影响,没有这个前提条件,也就无法讨论。
       ③电流匹配。搞清楚标称电流、标称电压、标称功率的概念,对小马拉大车和大马拉小车就有了更深刻的理解,电压一定的情况下,功率的大小就由电流的大小决定了。
       欧姆定律告诉我们:电压=电阻*电流,即电压一定时,电阻和电流成反比;电阻一定时:电压和电流成正比。如果我们把负载设备看成一个电阻,那它就有了等效电阻,一般来讲这个等效电阻也是一定的。那么用电功率=电流的平方*电阻这个公式,就更一目了然了。
       这样我们的问题就简单了,对于用电器来讲,在输入功率、输入电压一定的条件下,决定它工作电流大小的,是它自身的等效电阻和电源的内阻;而在输入功率、输入电压、等效电阻一定的条件下,电流也近似于固定。这时只要电源的标称电流大于或等于这个固定电流,相互之间就达到了车马匹配。
       所以,原装产品之间最匹配,因为在设计时已经考虑到设备和周边配件的各种情况。如果没有原配时,只要符合大马拉小车的情况,也是属于匹配的范围。只要你的负载设备,在电源标称电流之内,那就是安全的、匹配的。反之如果出现了小马拉大车的情况,就不匹配,就会出现烧毁或充电快慢的情况。
       我们从苹果iPad的充电器和设备的标称说明里,就能看到什么是匹配了。在它的标称信息中,虽然没有使用功率的概念,但可以算出iPad的最大功率是5.1V*2.1A=10.71W,只要用大于等于这个功率、符合这个电压的电源给它供电,都是匹配的,也不会存在充电快慢和烧毁的说法。





具体到品胜车充,测试输入电流:充天语手机时218mA、充苹果平板时 607mA、同时充电时756mA,即使在不考虑转化效率的情况下,输出电流分别为0.5232A、1.457A、1.814A,并没有达到1A、2A、3A(或2A)的标称电流。
       借用坛友5448的2张照片,看看品胜车充的标称电流,那可是实实在在的。
USB输出口2:电压5V电流2.1A
88_1587422_9ea7a699188914b.jpg


USB输出口1:电压5V电流1A
88_1587422_4b2249e43511021.jpg


       若用总电流计算:输入功率为:12V*0.825A=9.9W,如果不考虑转换效率,输出5V时的电流就应该是:9.9W除以5V=1.98A。而考虑转换效率就是12V*0.756A=9.072W,输出5V时的电流就应该是9.072W/5V=1.8144A。这样转换率就是9.072/9.9=91.6%。
用这个转换率计算不同情况下的充电电流分别为: (0.5232A、1.457A、1.814A)*91.6%= 479mA、1.33A、 1.66A 。
       至于218+607=825与756相差69mA的问题,我想是2个原因:一是同时给2个设备充电时,负荷加大,一部分电流被热量消耗掉;二是产品说明中已告知,2个设备同时充电时, 每个USB插口的输出电流都变成1A。这是CX8505芯片为了减少压降,保证输出电压的稳定,牺牲了一部分输出电流。

用2A的插口给iPad充电时,输入电流只有607mA,换算后的输出电流1.33A
        可能有人会说,你的测量是在点烟器和品胜车充之间的电流,不能说明它的余量,也可能是点烟器的电流输出小。但是众所周知,一般的汽车点烟器输出,都在12V10A—15A,保险都在20A,这么大的电流输出,完全能满足车充最大3A的电流。

这是奔驰商务车后排座位的点烟器充电插口12V/15A
       点烟器的输出电流不成问题,那只能说明一个问题,如果手机和平板的等效电阻没有变化,负载设备在充电时都未达到车充的额定标称电流,亦或可以认为,如果手机和平板的等效电阻是一个固定值,那它们以5V的电压充电时,电流是由它们的等效电阻大小决定的。即等效电阻由电池的充放电曲线的性质和设备耗电器件的多少决定,这又证明了车充的标称电流余量。

       给平板和手机同时充电输入电流756mA,换算后的输出电流为1.66A ,没有超过车充的2A的阀值。该车充采用的芯片是CX8505,降压DC-DC 转换器。电路外部元器件比较少,应用简单,3A电流负载能力,输入电压范围:4.75-30V。输出电压可调范围:0.925-20V。


        可能还有人会说,这个车充很烂,不符合负载设备的要求,但评测事实恰恰说明,它的余量很大,始终工作在大马拉小车的状态中,相当于用8吨的车,拉4吨的货,这是很完美的匹配。
         还有人会说,你为了给品胜搞枪文、软文,在强词夺理。那就希望大家看看其他坛友,用专业设备测试的输出电流数据:USB①是0.99A,另一个USB②是2.1A,总电流3A,给iPad和手机分别充电时,输出电流也没有超过标称电流,余量也是杠杠的。
        也许有人会用转换效率来说事,电源的转换效率那是输入功率和输出功率的比率,是另一个概念,不在这次的讨论范围,请另开帖讨论。
        
讲了这么多废话,我们可以总结2个结论:
       1、在大马拉小车或匹配的情况下,即电压、功率符合要求,充电器标称电流大于或等于负载设备标称电流的情况下,不管充电器标称电流多大,充电快慢是一样的。
       2、在小马拉大车的情况下,才会出现充电慢、不充电、烧毁充电器等问题。
       所以用大电流充电快,这个说法是完全不正确的。
       以上观点纯属个人一家之见,希望仁者见仁智者见智,对我的观点可以拍砖、可以探讨、可以交流。通过辩论活跃论坛气氛!








来源:数码之家    作者:dxtjc
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