自带白尾巴 Lovaple智能4节18650移动电源盒全面测评
大屏手机的兴起带动了移动电源行业的产生和发展,经过几年的发展,移动电源产品分化成两类产品,一是完全成品化的一体产品,这个不必细说;二是可DIY的套件,包括自行组装和可替换电芯两种类型,而今天给大家进行拆解及评测的就是一款四槽18650充电器兼移动电源。
经常来充电头网的朋友,见过的充电器、移动电源自然很多,如今市场竞争激烈,一款产品想要脱颖而出,没有与众不同的亮点自然是难以突围的,那么我手上的这款四槽18650充电器兼移动电源有什么亮点呢?
作为一款评测工程样品,产品的包装很简单,没有任何标识的牛皮纸盒,这里不做过多的说明。盒内包含充电器主体和说明书、保修卡各一份。
产品外壳为白色塑料,单单从外形上看,与小米第一款10400mAh的移动电源非常相似,只不过外壳质材不同。比较显眼的是外壳上方有一个黑框显示屏,除此之外,靠下还有一枚圆形实体按键,其余没有任何标识。实体按键具有开关电源、启动电量显示、开关切换LED照明灯及照明模式的功能。
背面更加简单,下方边缘有一个菱形的凸点区域,这是方便推开后盖的设计。
与大多数的移动电源一样,输入输出端口设计在了外壳的一个端面上,左右对称的分别是标准USB-A 2A及1A输出口,中间是 MicroUSB 输入口及一个LED照明灯珠,有趣的是,这枚LED不但有常亮照明功能,还有一个“SOS”模式,即“三短、三长、三短”闪亮。这里没有看到电量指示,当然这个功能多半整合到了前面提到的显示屏上了,这个我们后面再说。
既然是充电器,自然是可以方便的进行锂电的取放。这款充电器采用的是后盖移动式,稍用力向下挪动后盖即可打开。模具契合比较紧密,挪动后盖有较强的阻尼感,合上后也很密实。
充电器电池仓触点采用的是弹簧负极方式,正极有比较大的突出设计,方便使用平头18650电池,同时负极弹簧有一定的行程,即使使用带保护板的尖头18650锂电也没有任何问题。在材料测试上,能磁吸,质材为铁质镀镍。
负极弹簧弹性强度不错,实际测试能比较牢固的固定锂电。磁铁吸附,质材应为镀镍钢丝。
充电器三围约为:100*83*26mm,在体积上与一般的四节版锂电移动电源类似。
未上锂电时,单纯充电器重量为84g。
看到这里,有些朋友可能会问:亮点呢?这与一般的可换电芯18650移动电源有何区别呢?不错,无论从外形设计还是结构构造上来说,这款充电器与通常的可换芯移动电源没有太多的区别,区别就在于这个显示屏上。
开机后,显示屏会出现一个欢迎画面,当然对于这个LOGO我并不熟悉,不知道是不是这款产品的商标。但是从显示的方式来看,我们得知:这是一块绿色背光,反显显示的点阵LED屏。从我了解的移动电源来看,除了带库仑计的高端移动电源,采用点阵LED作为显示的,确实不多见。
电源启动后,从左至右以此显示温度(板端温度?电池温度?)四个电池能量标识。没有放置锂电的空电池槽,会用感叹号表示,而放置锂电的电池槽,电池电量标识分为五级,十分的直观。当接入电源进行充电时,最左边的温度显示替换为插头标志,而对应的电池能量标识会动态显示电量,就类似手机充电的动画显示一样,看起来十分的直观。
当然如果只是显示剩余电量并不能称得上亮点,亮点出现在以移动电源输出模式时的显示指示,从图上可以看到显示屏有实时电压、电流及总体剩余电量指示,USB样标识1表明是端口1输出。这个功能居然和电粉熟知的“白尾巴”类似,与采用点阵LED屏一样,这款充电器配备如此功能,确实让我感到十分的意外。
同样的,在2口输出接入负载后,会显示2口实时数据。
如果你真的是一名电粉,看到这里,我想你提的第一个问题就应该是:这个电压和电流显示到底准不准?为了回答这个问题,我采用输出端依次串接YZX绿表、EBD-USB+电子负载,设定固定恒定电流的方式记录四槽18650充电器、YZX绿表及EBD-USB+所显示的电压、电流值,汇总成表格。当然这只是单纯的进行一个横向对比,在没有基准源的情况下,并不说明那一个设备显示更接近真实值;同时我要说明的是,四槽18650充电器显示的是板端数值,YZX绿表及EBD-USB+均为线端数据,而且由于串接,EBD-USB+同时要考虑接触及延长线阻。
从表上可知,抛开“谁准谁不准”的问题,四槽18650充电器的电流示值还是具有参考意义的,而其电压值,或许只有“呵呵”了,即使检测的是板端电压,与两个对比设备也相去甚远。这使得这款充电器熠熠生辉的亮点不免黯淡了许多。
在开始测试前,我还是决定先进行拆解,只有对内部电路方案及主器件参数有了具体的了解,后期的测试才更有针对性。话不多说,直接看图。这款充电器全套没有使用一枚螺丝,均采用卡扣结合固定,外壳塑料韧性不错,拆解难度不大。外壳分为三个部分:上下盖及后盖滑盖,PCB为一体板设计。
上盖细节,模具整体做工不错,当然边角细节在精细度上还有待提高。
下盖细节,在结构上设计了足够的加强筋,在与上盖结合后,牢固度不错。
后板滑盖细节,有一定的厚度和刚性,滑动和按压形变很小。
PCB一览,双面FR4板,单板设计,布线工整,焊接质量不错。
经简单分析电路,PCB可大致分为四个功能区,分别是:
红框:显示(电压、电流、电量)及控制部分
黄框:充电部分
紫框:升压输出部分
绿框:电流采样及USB识别部分
红框:除LED点阵屏,该部分有三枚IC,其核心是一枚来自Atmel的ATmega168PA,高性能、低功耗的AVR 8位微控制器。这枚单片机负责显示及控制。
该部分的第二枚IC丝印为:G3N,没有查到具体型号及功能,但是从PCB走线可知这枚IC与ATmega168PA供电脚相连,判断为LDO芯片,负责单片机稳压供电。
第三枚芯片丝印 BLJ1,型号功能不详,估计与控制相关。
黄框:该部分为充电部分,可见四枚丝印 55b5 芯片,为四槽独立充电模式。55b5为型号8055线性锂离子充电芯片,最大支持 500mA 充电电流。从PCB板上来看,8055的5脚充电电流控制脚外接的是一颗丝印为 30B(2K)的电阻,根据Datasheet,充电电流被设定为 400mA,没有达到设计的最大充电档位,这样的选择,估计厂家考虑到了芯片发热因素,但是400mA的充电电流,必定带来过长的充电时间,这个后面详说。
紫框:负责升压输出,其核心芯片采用的是来自来頡(M3TEK)的MT5032A,这是一枚最大支持2.1A输出的同步升压IC,其外围电路十分精简。两个USB输出为并联方式,区别只在识别方式,同时在这里可以看到芯片右侧的这枚USB母座,采用了 D+ D- 短接的方式。
绿框:这里包含电流采样及另外一侧USB的电阻识别。电流采样使用了一枚 9926 ,双N沟场管,与两颗100mΩ电阻组成两路电流采样电路。在右侧的四颗贴片电阻,是一个标准的 Apple 2.1A 电阻识别模式。
最后来看看PCB背面,这一面比较干净,除了正负极五金,输入输出插座及LED,就只有一枚电感。
电感属于 MT5032 升压电路,2R2的参数取值略大于官方典型应用推荐值。
顺便测试一下输出口质材,铁质。
从整个电路设计来看,充电及升压输出均采用了独立的硬件器件,而Mega168单片机只负责显示及控制部分,软件和硬件的关联不多,而且隐约感到8055和MT5032的性能似乎有所不足,这些都会在接下来的测试中逐一印证。
移动电源的设计,其中一个重要的部分就是要充分掌握硬件器件与锂电池的详细特性,使之有效配合,发挥最好作用。其中锂电放电截止阈值与充电判停电压就是两个核心的参数,前者关系着锂电能量使用率而后者与锂电寿命及安全性紧密相关。我们首先来测试这两个参数。
首先测试充电判停电压,测试采用jdb白泽充电头输入,串接EBD-USB+监控充电过程,电池端接万用表测量电压,当充电器进入涓流关断状态后,记录下的电池端电压为 4.190V,判停准确。
接着测试锂电放电截止阈值,采用EBD-USB+接四槽18650充电器兼移动电源 5V/2A输出口,以1A恒流放电方式至电源自动关断输出,此时记录下的电池端电压为 3.418V。看到这个数据时,我不太敢相信,如此高的放电截止阈值,必然带来锂电利用率低下的结果,后面的放电测试果然验证。
在测得过高的放电截止阈值后,决定采用恒流放电方式测试移动电源输出能量,以转换率高低印证锂电利用率,测试采用两枚耐杰动力型18650锂电,标称参数 3000mAh,3.7V,恒流放电电流设置为1A,为何设置这个参数,这里先卖个关子,待后面细说。
以恒流1A方式放电,最后测得共放出14.67Wh能量,如果按锂电标称容量计算转换率=14.67/(3*2*3.7)*100%=66.1%,可见转换率非常低,其实这主要是由于过高的放电截止阈值造成的,这个转换率已经不具有实际的参考意义。
那么我们来看看输出情况,1A口和2A口分别用 EBD-USB+跑步进,结果如下:1A口最大输出 1.90A/4.70V/8.9W,输出没有线补,且随负载功率增大,压降也增大,在1A附近就跌破了5V。从之前的拆解可知,1A口实际与2A口并联,因此可以预知2A口的输出情况也会类似。
2A口最大输出 1.80A/4.77V/8.6W,输出没有线补,压降较陡,而且并没有达到MT5032标称的最大2.1A输出。
回到之前输出转换率测试参数为何设定为1A的问题,其实原因出在这款充电器在作为移动电源输出时,大电流输出会出现掉压保护现象,我依次从最大1.9A到1.3A,只有降到1.3A才能全程输出,大于此电流均会出现保护现象,怀疑与芯片过热保护有关,因为此刻电源实际最大输出能力只有1.3A。
那么输入充电的情况如何呢?我用JDB白泽作为电源供给,EBD-USB+全程监测,得出曲线如下。从图中可以看出充电曲线有类似脉冲波动,而且后期CV模式较长,造成整个充电过程耗时约7小时20分钟,测试采用的是之前输出转换率测试用的两枚耐杰动力型18650锂电,如果按之前实际放出的能量与此次输入能量做比,输出效率偏低。
最后来看看输出的兼容性,其实从拆解已经可以知道此款充电器所支持的识别模式,下面再次用YZX绿表及iphone6手机进行验证。
1A口,实际采用 D+ D- 短接方式,绿表显示支持 DCP 1.5A 模式。
2A口,实际采用 Apple 2.1A 电阻识别方式,绿表显示支持 Apple 2.1A 模式。
1A口 iPhone6 手机(剩余电量88%)实际充电参数为:0.9028A/5.0167V,此时是 Apple 1A 模式充电。
2A口 iPhone6 手机(剩余电量88%)实际充电参数为:0.9442A/5.0034V,虽然电流稍有提高,但是仍旧未过1A。因为此前测试最大输出电流无法过1.3A,iPad、移动电源等吃电设备不再进行测试。
这款四槽18650充电器兼移动电源,将LED点阵屏作为显示,并支持输出模式的实时电压电流显示,是个不错的创意,但是由于准确度不高,让这项功能打了折扣,因而提高准确度,尤其是实时电压的准确度是这款电源首先要做的改进;其次,在充电方面,这款充电器采用了与一般可替换电芯移动电源锂电并联充电方式不同的四通道独立充电模式,但是使用的8055线性锂电充电IC并没有调整到最大输出模式,当然这里厂家有考虑芯片发热及余量问题,也考虑到了MicroUSB端口最高耐受2A电流的限制,但是我个人认为,在确保芯片散热良好并且性能无瑕的情况下,完全可以调整到满载500mA充电电流(四槽合计2A),以缩短整体充电时间;第三,在锂电放电截止阈值方面,3.4V的截止阈值显然偏高,带来了较低的锂电利用率。通常纯“硬”器件移动电源,锂电放电的截止阈值由保护IC负责判停,而此款电源显然让单片机进行了判停管理,而过高的判停阈值应该是一个Bug。最后在输出方面,选用的MT5032输出没有线补功能,造成压降过大,而且估计由于PCB布板或者芯片本身问题,使得输出偏离标称参数过多,建议重新布板(原PCB,MT5032与电感均处于PCB的正相对两面,两者均是高发热器件,必定造成散热不良),确保芯片良好散热,并选用MT5033(最大2.5A输出)以保障一定的输出余量。
产品存在不足并不可怕,关键是找到前行的方向和不断改进。谨以此文与厂商共勉。