小米移動電源輸出容量和轉換效率的說明

2021-01-19 紫米


如果問大家選擇移動電源最關心的是蝦米，想必很多小夥伴們率先要考慮就是電量的問題，但是大家造其實產品上的標稱容量和最後真正可以充到行動裝置裡的電量可不一樣哦！關於輸出容量和轉換率這種專業問題捏，還是讓紫米來為大家好好科普一下吧！


既然說起移動電源的輸出容量和轉換效率，先介紹一下移動電源的標稱容量。國內移動電源通用的標稱容量都是採用電芯的額定容量。下圖是小米移動電源5200mAh產品的容量標示說明：



5200mAh是該移動電源的電芯的額定容量，該數值必須對應相關聯的額定電壓（3.6V），兩者相乘的值代表該移動電源的額定能量（18.72Wh）。額定電壓通常在3.5V~3.7V，這樣的電壓是無法給其它設備進行充電的，必須經過升壓後才能實現充電功能。升壓就會產生能量的轉換過程，也就產生了移動電源實際輸出容量和轉換效率的概念。


移動電源輸出容量和轉換效率的原理說明


移動電源的轉換效率的定義是實際輸出能量和電芯額定能量的比值，算法如下：


轉換效率 = （輸出電壓 * 輸出容量 ）/（電芯額定電壓 * 電芯額定容量）


公式是很明確的，電芯額定電壓和電芯額定容量是由產品方案確定的，當選定了電芯後，該數值是不會變化的。決定轉換效率的因素來源於輸出電壓和輸出容量。那麼又是什麼決定著輸出電壓和輸出容量呢？ 輸出電壓和輸出容量之間又有怎樣的關係呢？我們先從輸出電壓對用戶體驗的角度來說明。


對輸出電壓的要求


基於USB接口輸出電壓規範的要求，輸出電壓應在5+/- 0.25V的範圍內。在此範圍內考慮到線損，適當的提高輸出電壓值，可以提高移動電源的兼容性和充電效率，縮短充電時間。


如蘋果PAD產品標配的充電器的輸出電壓為5.1V，正是基於這方面的考慮。



小米移動電源也是基於此因素，在設計產品時將輸出電壓穩定在5.1V左右。


輸出電壓和輸出容量的關係


根據轉換效率算法，可推算出：輸出容量 = （電芯額定電壓 * 電芯額定容量 * 轉換效率）/ 輸出電壓，那麼當輸出電壓越低時，測出的輸出容量就會越高。但如上所述，輸出電壓過低，會引起兼容性和充電效率下降的問題，影響用戶的體驗。因此不能單純以輸出容量值來評判一款移動電源的性能，而應該採用轉換效率來判斷移動電源的性能，因為轉換效率兼顧了輸出電壓和輸出容量，更加的全面。


那麼還有什麼因素會影響移動電源的轉換效率呢？


我們從移動電源放電過程的損耗來分析，移動電源在給其它終端設備充電時，必須要將額定電壓（一般是3.5V~3.7V）提升到5V左右，這個升壓過程就涉及到升壓電路，升壓電路由升壓晶片和相關配套電路組成，這也是決定移動電源性能的主要電路，好的方案會採用高性能的升壓晶片和高精度的配套器件，來降低升壓電路的損耗。


另一方面在升壓電路固定後，當輸出電流越大則相應的電路損耗越大，同一款移動電源同一個輸出埠在不同的輸出電流下，會產生不同的轉換效率。如1.5A輸出電流下的轉換效率低於輸出電流為1A時的轉換效率，0.6A輸出的轉換效率會更高。參考以下圖例 （升壓晶片的在不同電流下的轉換效率曲線圖）



因此對比移動電源的轉換效率時，必須在同樣的輸出電流值下進行比較。


我們再來看一下國內移動電源行業的認證標準


移動電源在國內暫無標準可依，很多移動電源品牌在實際輸出容量的測試方面並不規範。例如：評判輸出容量時，不標示輸出電壓和輸出電流，這樣的測試結果是沒有意義的。


2014年5月臺灣已推行了針對移動電源的強制認證（BMSI認證），簡介如下：



BSMI是臺灣經濟部標準檢驗局的英文「Bureau of Standards, Metrology and Inspection「的縮寫。根據臺灣經濟部公告，從2014年5月1日起，強制要求進入臺灣市場的移動電源需要取得BSMI認證標識才能販售。

行動電源依據BSMI法規CNS15364（102年版）、CNS14336-1（99年版）、CNS13438（95年完整版）進行測試認證。額定電容量依據CNS 14857-2（102年版）7.3.1節進行測試，需符合製造商宣告的額定電容量。


針對BMSI認證，小米移動電源5200mAh產品已委託SGS做了測試並通過了BISM的認證。SGS 擁有全球領先的檢驗、鑑定、測試和認證機構，是業界公認的質量和誠信基準。 全球擁有1650多個分支機構和實驗室，80,000多名員工。


以下是從SGS HE30024/2014報告中摘錄的測試數據


依據SGS測試數據得出的小米移動電源5200mAh的轉換效率結果如下


轉換效率 = （輸出實際電壓 * 輸出實際容量 ）/ （電芯額定電壓 * 電芯額定容量）


輸入額定電壓：3.6V

輸入額定容量：5200mAh

輸出實際電壓：5.1V

輸出實際容量：3206mAh

那麼轉換效率是：（5.1 * 3206） /（3.6 * 5200）= 87.3%

測試條件中輸出電流為600mA。


根據內部測試數據，恆流輸出為1.5A時，轉換效率為83%以上。實際輸出容量在3050mAh以上。


綜合以上內容，總結如下：


1、國內移動電源機身標示的容量，是該移動電源電芯的額定容量，而不是實際升壓後的輸出容量。


2、評價一款移動電源的實際輸出容量或轉換效率，必須在同樣的輸出電壓和輸出電流的條件下來測評，這樣的評測結果才有意義，否則只能誤導消費者。


3、小米移動電源5200mAh產品，基於SGS的測試數據，在輸出電壓為5.1V，輸出電流為600mA時，實測的輸出容量在3206mAh~3397mAh, 對應的轉換效率為87.3%。


怎麼樣？通篇看下來有沒有大漲姿勢啊！當我們明確了這些關於輸出容量和轉換效率的專業知識，是不是對於移動電源的認知更深一層了呢，當我們面對太多移動電源束手無策的時候，不要緊盯著那些霸氣的數字，自己算出它們真正的充電能力吧！想要變身科技小達人？那就請快快關注「紫米」公共平臺吧！


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