2015年10月18日 星期日

原來USB充電線才是讓行動電源充不進去或是充很慢的元兇

                 
                   常常有人問我,為什麼買了有品牌或大容量的行動電源後感覺要充很久而且還充不滿的感覺,又好像是充電充不進去 ; 有些情況是用行動電源充手機時也好像充不太進去,是不是行動電源有問題。其實有可能是行動電源或是充電器或是USB充電線都有可能有問題,但是卻不知如何去判斷,一般使用者都會相信手機原廠附的充電器應該比較好應該比較不會有問題,而且買到的行動電源絕大部分都不會附贈充電器,都是拿手機廠牌附贈的充電器和USB傳輸線就拿來充行動電源,使用者也不會去注意這附贈的充電器提供的輸出電流大小,和行動電源的輸入規格,反正輸出是USB,線可以插進行動電源就好了,各家賣手機廠牌那麼大錯不了,充不進去先懷疑是行動電源有問題

        其實,各家廠牌手機定位不同價格也不同,附贈的充電器也因手機等級不同而規格可能也有所不同,當然也有號稱高價手機可是附的充電器也不怎麼提供大電流輸出,大部分只針對各家廠牌的手機來充電,充電器規格夠用就好,通常都是提供5V1A(安培)輸出,直接充手機應該2-3小時就可以充滿,但是行動電源又號稱60000mA,如果拿5V1A充電器那應該要充很久很久直到天荒地老,如果又拿了不好的USB 充電線,尤其USB 線又很容易作假,表面看起來很粗卻採用線徑小的線材,這樣越長的線則線損就越大,就有可能充不進去。因此有一個測量設備便可以協助使用者來分辨是哪個部分出問題,手中剛好有個USB電壓電流表測試器,就可以輕易分辨充不滿、充很慢或是充電器或是行動電源甚至是USB充電線哪個部分有問題。

         我們利用USB電流表UP-LCDV031A/2A電阻負載來測試充電器和USB充電線的電壓電流的輸出能力消耗的現象           

    UP-LCDV03 規格
      輸入電壓 : 3V-15V
      輸出電流 : 20mA-3500mA(0.02A-3.5A)    


      本次測試的充電器和負載電阻和USB線材

      首先,左邊分別接上充電器、USB電流表和1A安培負載電阻測試輸出數值
      右邊則換上LG35cm USB傳輸線取代USB電流表的傳輸線
      首先,要先確認USB 電流表的線材線損
        P=5.02Vx0.97A = 4.8694w                                          P=5.00V x 0.99A = 4.95w


    P=5.11V x0.96A = 4.9056w                                        P=5.07V x1.00A =5.07w

                   從以上測試比較,發現LG35cm 優於電流表的線材線損,因此我們以   LG35cm USB線為比較基準,而不使用USB電流表上的線材。
     
      下列圖示為量測結果



      從上述量測的結果,我們得到幾個結果
1.    以電流表+1A負載為基礎,基本上這幾個充電器在沒有加掛其他USB 線線損的情況下都符合規格5V1A的輸出
2.    問題在加上USB 線之後,就看出輸出電壓有下降的現象,這代表USB 線有線損的情況,電壓下降越大代表線損越大,把部分功率都消耗在線材上,而沒有完全轉移到負載電阻上;例如要算出HTC USB線的線損可以用下面方式得出結果
          我們以壓差較大的HTC 94cm USB線來比較計算
          例如Apple 充電器使用HTC 94cm線,相對於LG 35cm 線損差為
      (5V x 0.99A)-(4.86V x0.95A)=0.333w,以此得出下表 
充電器
A.      LG35cm基準
ASUS 90cm-A
HTC94cm-A
LG1.8M-A
結論
Apple
5.00V / 0.99A 4.950w
4.91V / 0.97A 0.1873w
4.86V / 0.95A 0.333w
4.95V / 0.97A 0.1485w

ASUS
5.07V / 1.00A 5.07w
4.96V / 0.97A           
0.2588w
4.93V / 0.97A
0.2879w
5.00V / 0.99A 0.1200w

HTC
5.04V / 0.99A 4.9896w
4.95V / 0.97A           
0.1881w
4.89V / 0.96A
0.2952w
4.98V / 0.98A 0.1092w

三星1A
5.29V / 1.04A 5.5016w
5.18V / 1.02A           
0.2180w
5.12V / 1.01A   
0.3304w
5.21V / 1.03A 0.1353w
三星充電器提供較好的線損補償
三星2A
5.41V / 2.07A 11.1987w
5.21V / 1.97A             0.9350w
5.09V / 1.96A 1.2223w
5.29V / 2.03A 0.4600w
三星充電器提供較好的線損補償
結論



LG1.8m線損表現最優


註 : 三星Note 3充電器可以提供2A的輸出,所以多加測2A負載,其他充電器則只能輸出1A 


從上述計算結果得知,線材特性越差對於越高輸出電壓的充電器損耗越大,線材也越容易發熱,像三星的充電器有線損補償如果搭配HTC USB 線進行2A的充電,則就有多出1.2223W損耗在線材上,如果是用其他不知名的USB線那就更危險,更有機會充不進去行動電源,尤其是可以進行2A以上充電的行動電源,更需要選擇低阻抗低線損的線材特性,如LG35cmLG1.8m等線損較低的線材來使用,線損相對較低也可以充得更快。

由此可知不同充電器特性和USB 線材特性的線損會有所關連,大家都沒注意USB線材雖然不起眼,但是卻在這次實驗中反而可能是最大的問題,雖然會有些許誤差,但透過USB電壓電流表卻可以協助判斷充很慢或充不進去的原因,是充電器或是線材的問題甚至可以判斷是否是行動電源的問題。
這次測試因手中只有一個三星2A的充電器沒有其他廠牌,卻意外得到意想不到的結果……線損的影響,市場上有很大部分的行動電源只能接受5V1A的輸入,行動電源能夠接受5V2A以上的輸入可以加快充電的速度和縮短充電的時間,待下回再來測試其他廠牌行動電源解析如何找出高CV值和選出適合個人習慣使用的行動電源。