實測:中國製低成本太陽能充電器可為手機充上電?

作者 : p.kaczmarek2

本文將對一款最便宜且帶有USB 5V輸出的中國製太陽能充電器進行實際測試。該充電器採用26cm×14cm的單面板形式,並具有整合型轉換器——如果可能的話,應該產生穩定的5V輸出。

本文將對一款最便宜且帶有USB 5V輸出的中國製太陽能充電器進行實際測試。該充電器採用26cm×14cm的單面板形式,並具有整合型轉換器——如果可能的話,應該產生穩定的5V輸出。

我將檢查在陽光明媚的3月或4月是否可以用它來為手機充電,然後展示其內部逆變器的樣子。測試將從典型的用戶角度進行,即我拿兩支手機——三星(Samsung)和蘋果(Apple),檢查它們是否可以在陽光明媚的日子裡明顯充電到一定程度。

購買太陽能充電器

現在我無法引用購買這款小裝置時的具體價格,因為這大約是在一年半前買的,但類似的充電器在網路上打著「USB 5V、6W太陽能充電器」的口號,目前價格約10美元:

 

這個6W有點誇張,但零售商也以20W及以上賣這個產品。

這款充電器尺寸(包括邊距)為26cm×14cm。有幾種類型在售,但都不知其名,所以也無法推薦哪個賣家的型號「更好」。

第一次測試

我選擇了最簡單的測試方法——就是把手機拿起來試著充電。

3月14日進行了第一次嘗試。晴天,也是最溫暖的一天,15℃左右。

我從13:30開始充電,電池電量為13%。由於透過USB Doctor (編註:即USB電壓電流表或電子負載)充電,因而大大地降低了充電效率。

到了下午2:53已經充電到22%:

充電83分鐘後增加了約9%。

第二次測試

3月23日進行了第二次測試。那是個陽光明媚的日子,氣溫將近20℃,幾乎是春天。

這次我決定直接從面板充電,沒有用額外的電壓電流表。

測試前一天,我將手機放電到零,尤其是打開各種應用程式(帶有3D繪圖的應用)和手電筒。

上午9:30,確定我的手機已完全放電到0%。

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上午10:39,展開面板並開始充電(至少我是這麼認為的)。

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原來我估計錯了——手機根本沒有充電,後來我自己檢查了USB Doctor,它顯示沒有電流流動。

到了12:52,還是完全沒有效果——手機電量仍然是0%,無法從該面板開始充電。

我確定USB電纜和面板能正常工作——LD25 USB Doctor顯示幾乎為2.5W:

 

我決定用筆記型電腦為手機充一點電,只是為了讓顯示器開始工作:

我把它充電到2%。

下午1:12左右,我重新連接了手機並檢查了功耗。

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在4.6V時為0.23A,也即1W。

但是,要記住,USB Doctor會使其降低,例如LD25顯示就幾乎是2.5W。

下午1:18時已經是3%了。

下午13:27,充電7%。

下午2:35,充電39%。

下午15:07,充電53%。

下午15:58,充電73%:

下午16:23,充電82%:

手機幾乎充滿了電。遺憾的是,下午4:30之後必須結束,但我認為實驗很清楚地顯示了這個充電器可以正常運作。

結論:手機完全放電到0不會開始充電,但至少有1%的時候就可以順利充電。

第三次測試——iPhone 8

這次更換一支稍微不同類型的手機——iPhone 8,也把它放電到0。

上午11:09開始充電:

這次我立即檢查了USB Doctor上的電流,以免手機因為未開啟而無法充電…但結果很有希望:

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4.24V時為0.62A。這個電壓遠低於USB標準的最小值(4.75V),但手機仍在充電中。該面板提供的功率小於3W。

11:21已經充電5%了 (可以預料到充電圖示消失的問題,因為我站著拍照時把面板蓋住了):

11:42時充電10%:

12:42時充電22%:

13:11時充電31%:

到這個階段,我不得不停止充電,但這個充了電的iPhone能夠用上整整一天直到第二天,同樣說明這台充電器能有效運作。

陽台測試—將面板固定在陽台上

到目前為止,所有測試都是在戶外進行的,天氣相當好,而且可能定期校正面板佈置。

為了改變,我決定嘗試稍微困難一點的條件。

我決定將面板安裝在朝南的陽台上。我用Blender (3D建模軟體)設計了支架並用3D印表機列印出來:

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緊固裝置在螺栓上有一個擰緊機構和一個便於擰緊的附加旋鈕:

其他(單獨印刷)支撐面板的零件包括:

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安裝好的樣子如下——上面還繫了根紅線,為的是保護面板,以防掉落…

我在上午10:20時以3%電量開始測試。但這時間太陽經常被雲層擋住。

到了下午4:30時,我停了下來,因為開始下雨了——這時充電到66%。

所以也可以在陽台上給手機充電。

充電器裡面有什麼?

有經驗的用戶應該可以猜到在這種太陽能充電器中可以找到什麼,但我還是決定檢查一下。白色的塑膠模具粘有膠水,但在小刀的幫助下仍能將其移除:

IC、扼流圈、整流二極體(蕭特基)…降壓轉換器?

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IC為XL1410E1,二極體為SS34。

順便說一句,這個模組上還有一個紅色的LED,在運行過程中會亮起。正如我們所看到的,製造商是用現成模組組裝了這台充電器…

最後測試—逆變器前的電壓

由於天氣惡劣,我只得耐心等待另一個溫暖而陽光明媚的日子,當這一天終於來臨時,我有機會測量一下降壓轉換器前面的電壓。

受到光照時有7V;有陰影時則為6V。

最後,我嘗試使用第二個USB儀表來進行測量:

但是我沒有發現任何新東西,而且這個表在圖片中無論如何都看不到顯示。

有什麼可以做得更好?

我玩這個充電器有一個目的——檢查一般人是否能用它為手機充電。我想答案是絕對可以。畢竟我們用它獲得了3W功率。

然而,這個測試還可以更科學地進行。外部電源、MCU、RTCC,將當前電流和電壓保存到SD卡,然後繪製一張漂亮的圖表…

同樣應該記住,「充電百分比」並不能有效表示充電器可提供的電量,因為電池具有不同的容量並處於不同的老化狀態(隨著時間的推移,它們的容量會降低)。

我完全明白到這一點,但仍然認為已經對這個主題進行了解讀。

總結

事實證明,這個小太陽能充電器絕對可以在晴天給手機充很大一部份電力。請記住:

將任何USB儀表連接到手機,都會導致充電困難(USB電壓低於標準本身,可能會完全阻止充電)。

根據手機的不同,手機完全放電時可能會出現問題。我的三星手機放電到完全關機的地步後,根本就「不想」充電了,但是當我用筆記型電腦將它充電到1%時,它就可以開始從太陽能充電器正常充電。

當然,USB電纜及其電阻會產生影響。

在測量方面,這款充電器在三、四月波蘭的陽光下能夠為三星提供高達0.5A/5V的電流電壓或為iPhone提供約0.7A/4.9V的電流電壓。

另一個問題也出現了——必須記住,手機本身決定了它可以從充電器獲取多少電流。確定充電器電流效率的方法因製造商而異。有些只需要跨接D+和D-兩根線,有些則要透過特定電阻將它們連接到VDD和接地。但是,充電器有一個負責協商的IC會更好(我不是指QC標準和更高的電壓——這些系統也存在於僅以5V工作的充電器中),例如英集芯的IP2112 協定晶片。

綜上所述,我能夠從這款充電器中獲得最大3W左右的功率。

在此基礎上,我們已經可以計算和估計白天實際可以充多少電(但也只是大概,因為照明角度本身也很重要)。

我想補充一點,這兩支用於測試的手機電池都並非即將耗盡,在用太陽能充電器充電後,還可以正常使用它們一天,最多兩天,取決於強度級別(例如,這支iPhone可以使用很長時間,除非拍照或活躍流覽網際網路)。

對我來說就是這樣。

另外,我想問問各位讀者們能夠忍受長時間缺乏電力供應嗎?這樣的充電器可能看起來像個玩具,但我在想如果連續2天停電或沒電的話,它真的能在手機使用方面挽救到很多人(在天氣好的時候)。

編譯:Franklin Zhao

(參考原文:Will the cheapest solar charger from China be able to charge a smartphone? ,by p.kaczmarek2)

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