行动电源选购小常识:行动电源容量与规格

1.行动电池最大容量:

坊间标榜行动电源的容量通常是用xx000mAh, 但这只是代表里面电池蕊电容量. 行动电源容量正确标示应该是用Whr瓦特小时来标示. WHr瓦特小时, 即是行动电源可输出功率单位, P(WHr)=V电压x I(电容量AH)。.以Apple iPhone5为例, 电池标示3.8V 5.45Whr.

行动电源内含电池蕊的实际容量是指电池本身在标准的放电条件3.7伏特(v)下所放出的实际电量. 目前坊间的行动电源主要是用18650锂电池与锂聚合物电池为主流,其中又以”直径18mm、高65mm”的18650锂电池居多. 18650锂电池, 因厂商技术层次不同与化学配方不同, 在相同体积下, 所生产的电池的实际容量不同, 容量越高,价格越高. 其中日本的技术最佳(Pansonic(已合并Sanyo)、SONY..), 韩系次之(Samsung 、LG), 台湾与中国制再次之. 单颗18650锂电池容量由1000Mah ~4120mAH不等. 根据工业技术研究院的资料, 电池性能是整体电极材料、电解液、隔离膜、零组件及电池制造工程的总合，从电池设计的观点，需要同时考虑正负极材料系统、极板配方及电池制程等，才可能获得最佳的电池容量设计。容量以平均每年提高100 mAh ，宛如是锂电池界的“摩尔定律”。

目前坊间容量最高的18650锂电池是Panansonic NCR18650C, 容量高达4120mAH. 但单价非常高, 订价在1000日圆以上, 有钱也不见得买的到. (网友提醒, NCR18650C已上市是网络假新闻 , 目前坊间的确无Pansonic NCR18650C已贩售的任何资讯)

18650锂电池蕊厂商一般会以电池头帽或外皮颜色区隔容量, 以下是常见的高容量锂电池型号. 至于中国大陆厂商制造的18650锂电池蕊, 基本上只要标示超过2600mAh都仅供参考, 不要太认真. 

坊间行动电源使用的18650锂电池因单价成本考量, 通常最高只会采用2600mA的二次锂电池, 其次是2000mA~2400mA规格. 中国大陆廉价品则会低于2000mA, 只有极少数的行动电源才会使用超过3000mAh容量的日韩系电池蕊. 若该行动电源容量大小由放几颗电池蕊来决定, 若是放入四颗容量为2600mA的18650锂电池所组成, 则电池的实际容量有2600*4=10400mA. 小米的行动电源容量就是这个规格.网络上有卖家标榜内含六颗18650锂电池的行动电源,容量高达30000mAh, 每单颗容量高达5000mAh! 嘿嘿,真的不要太认真.

2.    行动电源的额定输出容量:

行动电源的额定输出容量就是代表可使用的电量. 由于锂电池一般的工作电压是3.7V, 但输出必须升压到5V, 加上过程中一定会因升压效率高低、控制版与线材阻抗..产生转换损耗( 转换效率95%-70%不等), 所以行动电源可使用的电量(额定容量)大概只有内部电池额定总容量的60%左右(视转换损耗程度). 基本上要低于55%以下才能称作有容量标示不符, 有偷工减料问题. 行动电源额定容量计算公式如下:

行动电源可使用的电量 (额定输出容量)= I行动电源电池容量x V(锂电池工作电压3.7V / 升电压5V)x行动电源转换效率(95~70%)

举例来说,若行动电源转换效率是80%,  5000mAh行动电源的额定容量 = 5200 x3.7/5 x0.8 = 3078 mAh.

若是行动电源电池容量标榜8000mAh, 额定最大输出容量是5600mAh, 则代表其店员转换效率最大高达94.6%. (5600/(8000X3.7/5))

额定输出容量大小会与采取的放电电流(A)有关. 以下是小米10400mAH行动电源在不同放电电流所产品放电Wh(图片来源:港都狼大) 

3. 行动电源的转换耗损

 行动电源可以使用的额定输出容量除了与使用的电池容量有关外, 传换耗损率也非常重要.

一颗合格的行动电源就从内部用料及结构看来，除了采用的锂电池蕊外, 是由电源管理IC、MCU(微控制器)、锂电保护、温度保护、USB充电埠侦测IC..等电路所组成. 行动电源在输出过程中会因升压效率高低、控制版与线材阻抗..产生转换能量耗损. 耗损程度会依厂商之电路设计或使用的电源管理IC不同，产生不同的损耗。

 就线路设计来看, 比较廉价的行动电源只会使用传统的升压(Boost)与降压(Buck)转换器以降低DC/DC转换器输入电压延长使用时间为主要方式, 转换率通常只有70%~80%。若是采用电荷泵(Charge pump)电路或升降压式转换器(Buck –Boost converter)成本较高, 但却可以拉高转换效率. 若采用TI 德仪电源管理积体电路 (IC) 解决方案, 最高可以有95%的转换效率! 若以8000mAH电池容量的行动电源计算, 转换效率70%与95%的电路设计方案两者的额定输出容量差距为1480mAh!

4.行动电源的可输入及输出电流:

 行动电源的转换效率与提供稳定充放电两大要角非MCU微控制器与电源管理IC莫属.

 行动电源微控制器MCU（微控制器, Microcontrollers）是一个完整的单芯片系统, 芯片包含处理器核心、内存、周边I/O等功能, 追求的是五脏俱全、短小精悍，而且要吃的少跑得久, 通常负责系统内部的控制管理. 功能主要是为USB电池充电器IC提供充电控制、控制LED充电状态指示灯；若需要与充电控制IC通讯时，还具有I2C总线功能. 功率MOSFET则作为标准USB电源开关配置，其中或许还内建了过温保护、短路保护以及过电流保护。当作为主电源为外部设备充电时，则透过USB埠进行控制。

 电源管理IC则是决定可以输入电流与输出电流的关键. 以小米行动电源为例 , 10400mAH与5200mAH行动电源的主要差异除了使用电池蕊的颗数不同外, 主要是德州仪器电源管理积体电路 (IC)型号不同.  10400mAh容量采用的电源管理IC是TI(德仪)的BQ24195可以支援2.1A放电输出;  5200mAH容量则采用 TI(德仪)的BQ24295只能支援1.5A放电输出.

目前坊间已有不少行动电源标榜可以支援2.1A电流输出(For平板充电), 甚至可以支援2A电流输入(For加快充电速度). 不过, 大电流的输入与输出,  除了采用的电源管理解决方案要能支援外, 使用的电池蕊与相关电路都必须能够负荷大电流所产生的热能.  根据行动电源测试专家港都狼仔WOLFLSI实测某一款低价行动电源就发生使用连续2A输出下不但输出品质不佳, 还发生内部元件过热而导致外壳受热变形的状况.

 图片来源: WOLFLSI

 5.行动电源选购五大原则:

5月1日起, 行动电源与锂电池都必须经过通过BSMI认证才能合法销售. 除非厂商挂羊头卖狗肉(送测与实售商品不符), 不然选购经过认证的行动电源, 不但在产品安全有保障, 电池容量的标示也不再会有标示不清或严重虚灌的问题. 针对行动电源容量与规格的选择, 版主的建议有五大原则:

1.一定要购买有BSMI认证产品

2. 根据需求选择, 电池容量选择5200mAH~10400mAH的行动电源最实用. 容量太大的行动电源笨重且充电时间久, 并不太实用. 

3.额定输出容量才是真正可以使用的输出电量, 重要性远大于仅供参考的电池容量. 

4.若选购容量较大的行动电源, 请选择可以确实支援2A输出规格. 若有支援2A输入, 更佳! 选购标榜可以支援输入与输出2A电流的行动电源, 最好要选择品牌信誉佳且良好售后服务的厂商,选择采用IT德仪电源管理IC解决方案尤佳. 

5.请使用可以支援行动电源输入与输出规格的USB充电线或充电器, 才可缩短行动电源的输入与输出时间与效能. 原理详见这里. 

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