行動電源選購小常識:行動電源容量與規格

智慧型手機耗電, 購買一顆合用的行動電源就成了沒電的救星。今年5月1日起，所有「3C二次鋰單電池/組」、「3C二次鋰行動電源」及「3C電池充電器」都必須通過BSMI安全檢驗, 若進口或國內產製之此等商品未經檢驗即上市銷售且經查證屬實者，將依規定處以新台幣20萬元以上200萬元以下罰鍰。根據媒體報導,坊間行動電源有五成不合格,送檢的廠商也有兩成無法通過檢驗. 5月1日起,貼有 BSMI安全認證標章的行動電源只要廠商不要掛羊頭賣狗肉, 安全性應該有一定保障. 行動電源有哪些該注意的規格? 該買多大容量的行動電源才夠用呢? 以下針對行動電源最重要的容量與相關規格做一詳細說明:

1.行動電池最大容量:
坊間標榜行動電源的容量通常是用xx000mAh, 但這只是代表裡面電池蕊電容量. 行動電源容量正確標示應該是用Whr瓦特小時來標示. WHr瓦特小時, 即是行動電源可輸出功率單位, PWHr=V電壓x I電容量AH。.以Apple iPhone5為例, 電池標示3.8V 5.45Whr.
行動電源內含電池蕊的實際容量是指電池本身在標準的放電條件3.7伏特v下所放出的實際電量. 目前坊間的行動電源主要是用18650鋰電池與鋰聚合物電池為主流,其中又以”直徑18mm、高65mm”的18650鋰電池居多. 18650鋰電池, 因廠商技術層次不同與化學配方不同, 在相同體積下, 所生產的電池的實際容量不同, 容量越高,價格越高. 其中日本的技術最佳Pansonic已合併Sanyo、SONY.., 韓系次之Samsung 、LG, 台灣與中國製再次之. 單顆18650鋰電池容量由1000Mah ~4120mAH不等. 根據工業技術研究院的資料, 電池性能是整體電極材料、電解液、隔離膜、零組件及電池製造工程的總合，從電池設計的觀點，需要同時考慮正負極材料系統、極板配方及電池製程等，才可能獲得最佳的電池容量設計。容量以平均每年提高100 mAh ，宛如是鋰電池界的「摩爾定律」。

目前坊間容量最高的18650鋰電池是Panansonic NCR18650C, 容量高達4120mAH. 但單價非常高, 訂價在1000日圓以上, 有錢也不見得買的到.

18650鋰電池蕊廠商一般會以電池頭帽或外皮顏色區隔容量, 以下是常見的高容量鋰電池型號. 至於中國大陸廠商製造的18650鋰電池蕊, 基本上只要標示超過2600mAh都僅供參考, 不要太認真.

坊間行動電源使用的18650鋰電池因單價成本考量, 通常最高只會採用2600mA的二次鋰電池, 其次是2000mA~2400mA規格. 中國大陸廉價品則會低於2000mA, 只有極少數的行動電源才會使用超過3000mAh容量的日韓系電池蕊. 若該行動電源容量大小由放幾顆電池蕊來決定, 若是放入四顆容量為2600mA的18650鋰電池所組成, 則電池的實際容量有2600*4=10400mA. 小米的行動電源容量就是這個規格.網路上有賣家標榜內含六顆18650鋰電池的行動電源,容量高達30000mAh, 每單顆容量高達5000mAh! 嘿嘿,真的不要太認真.

2.行動電源的額定輸出容量:
行動電源的額定輸出容量就是代表可使用的電量. 由於鋰電池一般的工作電壓是3.7V, 但輸出必須升壓到5V, 加上過程中一定會因升壓效率高低、控制版與線材阻抗..產生轉換損耗 轉換效率95%-70%不等, 所以行動電源可使用的電量額定容量大概只有內部電池額定總容量的60%左右視轉換損耗程度. 基本上要低於55%以下才能稱作有容量標示不符, 有偷工減料問題. 行動電源額定容量計算公式如下:
行動電源可使用的電量 額定輸出容量= I行動電源電池容量x V鋰電池工作電壓3.7V / 升電壓5Vx行動電源轉換效率95~70%
舉例來說,若行動電源轉換效率是80%, 5000mAh行動電源的額定容量 = 5200 x3.7/5 x0.8 = 3078 mAh.
若是行動電源電池容量標榜8000mAh, 額定最大輸出容量是5600mAh, 則代表其店員轉換效率最大高達94.6%. 5600/8000X3.7/5

額定輸出容量大小會與採取的放電電流A有關. 以下是小米10400mAH行動電源在不同放電電流所產品放電Wh圖片來源:港都狼大

3.行動電源的轉換耗損
行動電源可以使用的額定輸出容量除了與使用的電池容量有關外, 傳換耗損率也非常重要.
一顆合格的行動電源就從內部用料及結構看來，除了採用的鋰電池蕊外, 是由電源管理IC、MCU微控制器、鋰電保護、溫度保護、USB充電埠偵測IC..等電路所組成. 行動電源在輸出過程中會因升壓效率高低、控制版與線材阻抗..產生轉換能量耗損. 耗損程度會依廠商之電路設計或使用的電源管理IC不同，產生不同的損耗。
就線路設計來看, 比較廉價的行動電源只會使用傳統的升壓Boost與降壓Buck轉換器以降低DC/DC轉換器輸入電壓延長使用時間為主要方式, 轉換率通常只有70%~80%。若是採用電荷幫浦Charge pump電路或升降壓式轉換器Buck –Boost converter成本較高, 但卻可以拉高轉換效率. 若採用TI 德儀電源管理積體電路 IC 解決方案, 最高可以有95%的轉換效率! 若以8000mAH電池容量的行動電源計算, 轉換效率70%與95%的電路設計方案兩者的額定輸出容量差距為1480mAh!

4.行動電源的可輸入及輸出電流:
行動電源的轉換效率與提供穩定充放電兩大要角非MCU微控制器與電源管理IC莫屬.
行動電源微控制器MCU（微控制器, Microcontrollers）是一個完整的單晶片系統, 晶片包含處理器核心、記憶體、週邊I/O等功能, 追求的是五臟俱全、短小精悍，而且要吃的少跑得久, 通常負責系統內部的控制管理. 功能主要是為USB電池充電器IC提供充電控制、控制LED充電狀態指示燈；若需要與充電控制IC通訊時，還具有I2C匯流排功能. 功率MOSFET則作為標準USB電源開關配置，其中或許還內建了過溫保護、短路保護以及過電流保護。當作為主電源為外部設備充電時，則透過USB埠進行控制。
電源管理IC則是決定可以輸入電流與輸出電流的關鍵. 以小米行動電源為例 , 10400mAH與5200mAH行動電源的主要差異除了使用電池蕊的顆數不同外, 主要是德州儀器電源管理積體電路 IC型號不同. 10400mAh容量採用的電源管理IC是TI德儀的BQ24195可以支援2.1A放電輸出; 5200mAH容量則採用 TI德儀的BQ24295只能支援1.5A放電輸出.

目前坊間已有不少行動電源標榜可以支援2.1A電流輸出For平板充電, 甚至可以支援2A電流輸入For加快充電速度. 不過, 大電流的輸入與輸出, 除了採用的電源管理解決方案要能支援外, 使用的電池蕊與相關電路都必須能夠負荷大電流所產生的熱能. 根據行動電源測試專家港都狼仔WOLFLSI實測某一款低價行動電源就發生使用連續2A輸出下不但輸出品質不佳, 還發生內部元件過熱而導致外殼受熱變形的狀況.

5.行動電源選購五大原則:
5月1日起, 行動電源與鋰電池都必須經過通過BSMI認證才能合法銷售.除非廠商掛羊頭賣狗肉送測與實售商品不符, 不然選購經過認證的行動電源, 不但在產品安全有保障, 電池容量的標示也不再會有標示不清或嚴重虛灌的問題. 針對行動電源容量與規格的選擇, 版主的建議有五大原則:
1.一定要購買有BSMI認證產品
2.根據需求選擇, 電池容量選擇5200mAH~10400mAH的行動電源最實用.容量太大的行動電源笨重且充電時間久, 並不太實用.
3.額定輸出容量才是真正可以使用的輸出電量, 重要性遠大於僅供參考的電池容量.
4.若選購容量較大的行動電源, 請選擇可以確實支援2A輸出規格. 若有支援2A輸入, 更佳! 選購標榜可以支援輸入與輸出2A電流的行動電源,最好要選擇品牌信譽佳且良好售後服務的廠商,選擇採用IT德儀電源管理IC解決方案尤佳.
5.請使用可以支援行動電源輸入與輸出規格的USB充電線或充電器, 才可縮短行動電源的輸入與輸出時間與效能. 原理詳見這裡.

Note: 以上圖片不少直接引用自網路, 若有侵權, 告知後將會立即下圖.

來源出處：電腦王阿達

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