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2013-11-23

[3C] 行動電源 充電 應該使用2.1A或1A的USB孔? 用2.1A充電手機會不會燒掉?


相信大家在使用行動電源上,一定會有這樣的疑問?

「奇怪?為什麼現在買的行動電源,都有2.1A跟1A的USB出口?到底要用哪個Port充電?

到底要怎麼手機電池才不會壞掉呢?

 如何使用可以讓手機電池壽命維持呢?

現在手機耗電量大幅提升,電池科技還在後面苦苦追趕,如何善用電池及延長它的壽命,變成了大家追亟欲追求的解答。

但是現在網路上充斥著太多似似而非的文章,弄得大家一頭霧水;雖然燒炭窩九號不是此專業背景的「專家」,但是靠著高中電學的一些基礎的知識,來對各位大師面前班門弄斧一下吧!

如果不想看下面落落長的解釋!


本問題的解答就是:


1. 不管用 2.1A 或 1A 的 USB 對手機或平板充電;皆不會對「電池」有任何影響!可以安心充電!


2. 對手機電池影響的就是在:各位平常使用的習慣是否正確!





就讓下文,來驗證上述本人的結論吧!

我們先來談談電池的充電的原理,前文有提到行動電源的簡介

現在大家的手機幾乎都是「鋰聚合物電池」;充電放電的原理,簡單來說,

放電的時候就是鋰離子離開負極,進入正極,產生電流!

充電的時候,我們從外部加上電流,
鋰離子反方向移動,從正極到負極,還原成可以再度放電的狀態。

另外一個觀念,電池的電壓,並不像「插頭」或「電源供應器」不一樣;電池的電壓並不是固定的,他會隨著不斷的放電,造成電壓從最高電壓慢慢降低,直到無法再度供應足夠的電壓電流,導致電池失效。

那我們手機用的鋰電池呢?

手機用的鋰電池,工作電壓範圍為:2.75V~4.2V,低於2.75V屬於過放,無法修復,高於4.2V屬於過充。

手機的鋰電池電壓工作範圍定義在 3.2V - 4.2V;基本上不管手機電池標示為 3.7V 或 4.2V,其實對手機真正的電壓並沒有太大的區別。
如果手機的鋰電池標示電壓為4.2V,意味就是鋰電池的最高電壓;如果標示成3.7V,就是所謂的名義電壓。

而我們手機電池幾乎都標示3.7V,剛好就是「3.2V - 4.2V」的中點。放電的過程就是從3.7V充飽後,放電放到電池 cut-off voltage 2.75V 的「平均電壓」而顯示沒電!

我們從以上的言論就可以知道,鋰電池是絕對禁止過充(電)和過放(電)的!一旦充電超過4.2V,就會使電池產生不可逆的狀態,減少其壽命和電量!

所以,我們的使用習慣務必要改變;如果想讓手機電池「永保安康」,晚上睡覺就不要插著插頭整晚了吧!反過來說,現在手機或平板都有控制的IC板,所以應該也是不會有問題!

只是,依照電池的原理來說,插著充電整晚,這樣使用的習慣是不對的!

現在手機的鋰電池標示電量的方式就是以mAh來標示。其顧名思義就是 mA(毫安培) x h(小時)。
那電池的容量要怎麼去計算呢?簡單來說就是:電流和時間的乘積。

接著,就是討論到手機鋰電池壽命的問題。
通常手機鋰電池都是以充放電的次數,也就是 cycle 來計算。

一般而言,一顆電池如果宣稱有800個cycle的使用壽命,就是代表,充放電800次之後,還能儲存到原本的80%左右的電力!
所謂的cycle並不是充電一次就算一次,而是以完全的充放電一次來做計算。以手機為例,就是從充飽電的狀態 4.2V,用到3.2V,然後再將電池充飽至4.2V,這樣才算是一個cycle。

但是現在的鋰電池都宣稱「無記憶效應」;就是說,我們不要過度充電,也不要過度放電,想到就充電,那對電池的壽命影響微乎其微!

至於現在手機或平板電腦的充電來源都是USB充電。也就是說不管外部的充電電壓來源為何(AC插座)或是(USB孔),都是從5V的直流電,經過充電電路降壓成4.2V,再對電池充電。

如果是以電腦的USB 2.0 孔來說,其電流的限制為500mA,這是USB的用電規範。
如果以電腦的USB 3.0孔來說,其電流的限制就增加到900mA。
如果以AC轉5V,通常我們就可以看到 500mA、1000mA、1500mA、2000mA這幾種。

那充電電流限流是甚麼意思呢?
一般傳統的「鋰離子電池」的安全充電電流為1C。也就是說,2000mAh的電池,安全充電的電流上限為2A,並考慮到手機的散熱能力!

現在主流手機的電池容量幾乎為 1500mAh - 2000mAh,所以一般廠商就會將手機充電器的限流在1A;而平板電腦的電池容量起碼都是3000mAh - 4000mAh,所以一般廠商就會將其限流在2.1A。

看到這邊,如果不是本科系的讀者,一定也想說C數是什麼?

簡單解釋一下,C數就是放電能力!
鋰聚電池的C數指的就是這電池的放電能力,是Capacity的縮寫,例如標示25C,表示具有標示容量的25倍電流的放電能力。例如容量標示2200mAh,放電能力標示25C,那計算方式就是: 2.2A×25C=55A 這表示這顆電池可以持續以55A放電。 電池的C數愈高,它的製作工法、原料的成本就越高,所以價格也會跟著升高。

有了上述的知識之後,現在要來解釋充電的原理,大家就能輕易的理解了。

鋰電池的充電,採CC-CV充電!

何謂CC-CV充電?
先定電流充電後定電壓充電的充電方式,它是在充電開始時先用定電流充電,當充電到某電壓之後再改用定電壓的充電方式,直至充飽為止。定流定壓的充電方式好處是  它可以縮短電池的充電時間,又能防止電池過充電,所以這樣的充電方式普遍被用在鋰聚合物充電。



所以我們在上兩圖可以知道,手機電池(鋰聚合物電池)充電,一開始可能為1A-2A充電,隨著充電電壓越來越高,充電端(電池本身)的電壓也會持續地提高(也就是3.2V-4.2V的過程);但充電端(電池本身)在80%-90%的時候就會達到4.2V;此刻的電流就會因為電壓差越來越小,慢慢下降,最後等到壓力電池的電壓達到穩4.2V的時候,電壓差就會變成0,就代表充電完成了!

另外也可以知道,快速充電 與  完全充電的意義。

快速充電:將電池電壓充電至4.2V的瞬間,就能將電池電量顯示是充飽的狀態。
完全充電:將電池電壓充電至「穩」4.2V的狀態,電壓差變成0,就是完全充飽電的狀態。

知道原理之後,我們就可以來驗證是否手邊的充電器、行動電源、充電線是否為「黑心貨」了。不用像本部落格使用暴力的方式來拆解,請見前文:黑心 12000 mAh 行動電源 脫光光 開箱文 到底是行動電源 還是行動炸彈呢?

只要用計算的方式就可以得知了。

1. 本人使用的 HTC 蝴蝶機,電池的電量為2020mAh,假設用1A的充電器充電;考慮充電過程能量傳遞之間的損耗,應該在2.5個小時以內充飽,是合理的情形,代表電流正常。

2. 如果本人的蝴蝶機,使用2.1A的行動電源充電呢?直觀的來想,經過論點1,我們可以考慮充電過程能量傳遞之間的損耗,應該在1.5個小時內充飽,才是合理的情形。但是這樣計算是錯誤的!還是要使用2.5個小時左右的時候才能將手機充飽,因為手機內有控制充電的IC,前述有提到「C數」那邊有做解釋!

各位手邊一定有原廠的充電器與充電線吧?只要交互的排列組合使用,一定就能知道到底是哪一個「裝置」有了問題。


上面的解釋,了解到電池的充電原理,也了解到充電的過程為何,就回到了本文的主題:「行動電源 充電 應該使用2.1A或1A的USB孔? 用2.1A充電手機會不會燒掉?」


簡單的來說,我們只要選擇品質穩定、電流充足的充電器;因為充電電路有限制的關係,使用規格超過原廠電流(安培)的充電器是沒關係的!

那為什麼我們要選擇有2.1A的行動電源呢?


因為較大的電流能夠提供較好的充電品質,因為還要考慮到能量轉換之間的損耗。
假設我們使用1A來充電,能量損耗之後,實際上充電進去的電流一定是不足1A的。

手機充電的電流大小,是手機本身的充電電路控制的,並不是行動電源來做控制。行動電源只是提供「穩定」且「足夠」的電流,被動使用。


但是注意,電壓是絕對不能超過5.25V的!一旦電壓超過5.25V,就很容易因為電壓太大造成手機損害。


我們拿平板電腦用的旅充來充手機可以嗎?


答案是可以的,而且事實上,平板電腦的旅充工作電流較大且較為穩定,效率一定會比原始1A的效果來得佳!

再來就是大家也常問的,第一次拿到手機,要充電八小時嗎?


這是大錯特錯(不要來),的老舊知識。追溯到可能我們爸爸的年代的鎳氫電池才需要做的動作。在前文有提到說,充電是以電壓差的方式充電,電壓差到0就不會再度充電;但是假設覺得自己的電池沒有被活化,只要多使用幾個cycle即可。


另外一個疑問,剛好也是可以利用上述的論點來解釋;「為什麼我的行動電源充電時間要那麼長」?


我們知道,mAh = 毫安培 乘以 小時

以市售的行動電源來看,12000mAh的行動電源,假設使用1A的充電來充電;用簡單的數學就可以知道,考慮到能量傳遞之間的損耗,必須要充電12個小時以上。

假設使用2A來充電,也要考慮到是否行動電源有支援2A以上的充電效能;不然也是 in vain(白費)。

稍微計算一下就能得知行動電源的充電「必須」時間了。


筆者老王賣瓜,推薦一下本身在使用的行動電源:佳能美 Neo S12,本身有支援到1.5A足電流充電!(開箱文評測文) (購買-Yahoo拍賣) (購買- 露天拍賣)

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