رئيسي آخر حزم بطاريات USB-C: فهم أساسيات طاقة البطارية
آخر

حزم بطاريات USB-C: فهم أساسيات طاقة البطارية

الكيفية إذا لم تكن معتادًا على أساسيات الطاقة ، فإليك القليل منها. مساهم كبير ، أجهزة لوحية 14 سبتمبر 2016 ، 8:00 مساءً بتوقيت المحيط الهادئ الصيفي

ملاحظة المحرر: هذا المقال جزء من تقريرنا عن حزم بطاريات USB-C.



كيفية تحديث ipad إلى iOS 9

إن أبسط طريقة لمناقشة الطاقة الكهربائية هي وحدات الفولت (V) ، والتيار المقاس بالأمبير أو الأمبير (A) والواط (W). (عادةً ما يتم اختصار Current كـ I ، في الأصل لـ التيار ؛ أستخدم A بالكامل كاختصار لمضخم الاتساق ، حيث أن هذا هو الحرف المستخدم في وثائق جميع البطاريات التي تمت مراجعتها ووضع العلامات.)

يمكن مقارنة الفولت والأمبير والواط بأنابيب المياه وتدفق المياه. الجهد هو الضغط ، أو كمية الماء التي تمر عبر مساحة معينة ؛ التيار هو قطر الأنبوب ، والذي له تأثير على الضغط. يتطلب التيار المنخفض (أنبوب بقطر صغير) جهدًا عاليًا (الكثير من الضغط) لتحريك نفس المقدار من الطاقة مثل التيار العالي (الأنبوب ذو القطر الكبير) مع الضغط المنخفض (الجهد المنخفض). القوة الكهربائية هي نتاج الأمبيرات والفولتات ، وتصف الكمية الإجمالية للمياه الخارجة من نهاية الأنبوب - الطاقة (أو العمل) التي تمر عبر النظام.





الآن ، مع البطاريات وحزم البطاريات ، نريد أن نصف كم الاهلية لديهم — مقدار الطاقة التي يمكنهم تخزينها ثم توفيرها للأجهزة الأخرى. يتم قياس ذلك بالمللي أمبير ساعة ، اختصار mAh ، والذي ربما شاهدته مرارًا وتكرارًا وربما تساءلت عما يعنيه بالضبط.

يمكن أن تكون الملي أمبير ساعة محيرة لأنها ليست ذات مغزى بمعزل عن غيرها ، على الرغم من أنها غالبًا ما تستخدم بهذه الطريقة. يجب أن يقترن بـ الجهد االكهربى : mAh عند فولت معين. عادةً ما يتم تفريغ البطاريات المستخدمة في حزم الطاقة (توفر خرج الطاقة) عند حوالي 3.6 فولت أو 3.7 فولت وإعادة شحنها عند 4.2 فولت. (خلايا ليثيوم أيون ، المستخدمة في جميع العبوات التي اختبرتها ، تشحن بشكل أفضل عند هذا المعدل تقريبًا.)



عندما ترى أن حزمة البطارية بها 10000 مللي أمبير ، فهذا يعني أن 10000 مللي أمبير متوفرة عند 3.6 فولت أو 3.7 فولت . تستخدم الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية بطاريات ذات نفس الجهد تقريبًا - حوالي 3.8 فولت اسمي عند التفريغ وحوالي 4.3 أو 4.4 فولت عند الشحن. إنه فرق بسيط ، لقد ضاع في التقريب.

ماذا عن وات ساعة؟

غالبًا ما يكون من الأسهل الإشارة إلى watt-Hours (Wh) لوحدة البطارية ، والتي تمت طباعتها على كل حزمة بطارية اختبرتها ، بسبب اللوائح الخاصة بنقل البطاريات الخارجية على الطائرات في الولايات المتحدة وأماكن أخرى. يكون أحيانًا من النوع صغير جدًا وأحيانًا مصقول بالشاشة الحريرية بالحبر الأسود على خلفية سوداء ، وقد تحتاج إلى مصباح يدوي وعدسة مكبرة للعثور عليه.

يحتوي جهاز iPhone 6s على بطارية بقوة 6.5 وات في الساعة (1715 مللي أمبير في الساعة) ، وبالتالي تتوقع أن تتمكن حزمة بطارية بقوة 36 وات في الساعة (10000 مللي أمبير في الساعة) من إعادة شحنها 5.5 مرة. يحتوي جهاز iPad Air على بطارية بقوة 32.5 وات في الساعة (7،340 مللي أمبير في الساعة) ، بينما يحتوي جهاز iPad Pro مقاس 12.9 بوصة على بطارية ضخمة تبلغ 38.5 وات في الساعة (10،307 مللي أمبير في الساعة) ؛ تعمل بطارية MacBook عند 7.55 فولت ، لذا فإن قدرة 41.5 وات في الساعة تصل إلى حوالي 5500 مللي أمبير في الساعة. لذلك قد تعتقد أنه ربما يتم شحن كامل ، أكثر أو أقل ، لكل من هؤلاء.

لكن هذا يغفل أربعة عوامل أخرى تمنعك من الحصول على كفاءة بنسبة 100٪! تحمل معي:

أفضل وقت لشراء ساعة
  • يحدث بعض فقدان الطاقة أثناء تحويل الجهد من البطارية إلى USB والعودة مرة أخرى ؛ هناك دائمًا بعض الخسارة اعتمادًا على جودة وكفاءة الدوائر. هذا هو سبب شعورك بالحرارة عند شحن البطاريات أو تفريغها ، لأن الحرارة تهدر الطاقة.

  • لا يمكن إنزال بطاريات الليثيوم أيون إلى صفر بالمائة. كمتحدث رسمي في Anker نقل من مهندسيها ، إذا تم تفريغ طاقة البطارية إلى الصفر ، فسيؤثر ذلك سلبًا على متانة خلية البطارية. لذلك حتى عندما يبدو أنها تستنفد حزمة بطارية USB ، فإن داراتها تمنعها من التنصت. في بعض الاختبارات التي أجريتها ، من الواضح أن البطاريات لا تقل عن 5 إلى 10 في المائة ، مما يحتفظ بنسبة كبيرة بهامش أمان.

  • يمكن شحن حزم USB المستنفدة بسرعة في البداية ، ولكن مع اقتراب البطاريات من الامتلاء ، فإنها تبطئ وتتوقف بنسبة 100 بالمائة - وأحيانًا تكون أقصر كثيرًا في الاختبار. تتعرض بطاريات الليثيوم أيون لخطر التمدد أو حتى اندلاع حرائق إذا تم شحنها بشكل زائد أو مشحونة قريبًا جدًا من الامتلاء بسرعة كبيرة. (للرجوع إليها ، شاهد جميع مقاطع فيديو hoverboard fire من الخريف الماضي.)

  • تتحلل بطاريات Li-ion أيضًا بمرور الوقت ، ولا يمكنها الاحتفاظ بشحن كامل ، على الرغم من أن السعة يجب أن تظل جيدة جدًا لبعض الوقت. يتم الآن شحن بطارية MacBook الداخلية الخاصة بي إلى حوالي 85 إلى 90 بالمائة فقط من سعتها بعد 16 شهرًا فقط من عمرها مع 100 دورة شحن ، وقد وضعت ذلك في الاعتبار في نتائج الاختبار. أنا قلق بشأن كيفية أدائها بعد 100 أخرى.

لتلخيص؟ تفقد البطاريات طاقتها أثناء التحويل ، ولا يمكن تفريغها بالكامل ، ولا يمكن ملؤها بالكامل دائمًا ، وتفقد سعتها بمرور الوقت.

تجدر الإشارة أيضًا إلى أن مصابيح LED الموجودة في عبوات البطاريات تقترب من المجموعة التالية من الوحدات أثناء عرض السعة المتاحة: في حزمة بها أربعة مصابيح LED ، تضاء الأربعة جميعًا عندما يكون إجمالي الخلايا الداخلية بين 75 و 100 بالمائة ، وليس فقط عندما تقترب ممتلىء. مع ثمانية مصابيح LED ، مثل Anker ، هذا يمثل حوالي 87.5 بالمائة. ومع ذلك ، عند الشحن ، تشير معظم وثائق الحزم إلى أن مؤشر LED النهائي يظل يومض حتى يصل إلى أعلى مستوى يمكن تحمله. (تتضمن بعض الحزم الموجودة في السوق التي تفتقر إلى منافذ USB-C شاشة عرض صغيرة مع نسبة شحن دقيقة ، وهو أمر أتوقع أننا سنرى المزيد منه كميزة تنافسية.)

في الاختبار الذي أجريته ، رأيت تباينًا كبيرًا إلى حد ما من حوالي 55 في المائة إلى 80 في المائة من السعة المعلنة التي يتم تمريرها إلى جهاز MacBook. مع البطاريات ذات السعة العالية ، كان ذلك كافيًا لشحن معظم أجهزة MacBook أو شحنها بالكامل ، أحيانًا مع وجود طاقة متبقية. يمكن أن يكون فارق السعر هائلاً: قد تكون تكلفة البطارية الأثقل والأكبر والأقل كفاءة أقل بكثير من تكلفة البطارية الأصغر والأكثر كفاءة ، ولكنها تقدم نفس مقدار الشحن الفعال.

هل يستحق airpods pro كل هذا العناء

سرعة

عامل آخر مع القوة هو السرعة. في هذه الحالة ، يكون هذا مرتبطًا بشكل مباشر بالجهد وقوة التيار الكهربائي. جميع البطاريات التي اختبرتها باستثناء MOS Go تستخدم 5 فولت عبر USB-C ، وأفضلها يمكن أن يستخدم تيارًا يصل إلى 3 أمبير لإخراج 15 واط. كلما زادت القوة الكهربائية ، تحركت الطاقة بشكل أسرع. تحتاج الأجهزة التي تحتوي على بطاريات أكبر ، مثل الأجهزة اللوحية أو حزم بطاريات USB الكبيرة هذه ، إلى شواحن ذات تيار كهربائي عالي أو شواحن عالية الجهد لإعادة تعبئتها في أي فترة زمنية معقولة. تحتاج أيضًا إلى قوة كهربائية عالية لشحن الجهاز بشكل أسرع من قدرته المستنفدة إذا كان قيد الاستخدام أثناء الشحن.

في الأصل ، تجاوزت معظم حزم USB الحد الأقصى مع المنافذ التي يمكن لكل منها إخراج الطاقة عند حوالي 1 أمبير ، بسرعة كافية لشحن الهاتف الذكي بأقصى سرعة. لكن يمكن شحن طرازي iPad Air 2 و iPad Pro بسرعة 2.4 أمبير (ووحدات Pro أسرع مع محول الجهد العالي) ، ويتم شحن أجهزة iPhone بشكل جيد عند 1 أمبير ، لكن الطرز على مدار السنوات القليلة الماضية يمكن أن تصطدم بما يصل إلى 2.1 أمبير باستخدام الشاحن المناسب.

لا يمكنك شحن أي جهاز بأية معدات جيدة الصنع ، ولم أر أي مشاكل مع أي من البطاريات التي اختبرتها. تصمم Apple والشركات المصنعة الأخرى أجهزتها بحيث تقبل فقط مجموعة من الجهد وقوة التيار حتى الحد الأقصى القابل للاستخدام. يبدو أن منافذ حزم USB افتراضية 1A أو أقل إذا لم تتمكن من حل ذلك باستخدام جهاز متصل.

تحتوي الحزم الحديثة عادةً على منافذ يمكن تصنيفها عند 2.0A أو 2.1A أو 2.4A ؛ تحتوي معظم الحزم التي تم اختبارها على منفذ واحد على الأقل من النوع A 2.4 أمبير ومنفذ USB-C 3A أو أفضل. أحيانًا يتم تسمية منافذ Type-A بأنها ذكية أو IQ أو iSmart. هناك استثناء واحد: بينما يمكن لـ MOS Go توصيل 5 فولت عند 3 أمبير أو 14.5 فولت عند 2 أمبير عبر منفذ USB-C الخاص به ، ولكن فقط 1 أمبير عبر منفذ النوع A.

كيفية إرسال mp3 إلى iphone

يعمل الأسرع فقط إلى حد معين: للحفاظ على عمرها طويلاً ، يجب شحن البطاريات فقط بين 0.50 و 1.00 من نسبة التيار إلى السعة ، وهو ما يسمى تصنيفها C. جهاز iPhone الذي يشحن بطارية 1715 مللي أمبير في الساعة عند 1A لديه تصنيف 0.58C ، يعتبر لطيفًا ويزيد من الدورات دون تدهور البطارية. اشحنه عند 2.1 أمبير ، وكنت أعلى من 1 درجة مئوية ، مما قد يقلل من عمر البطارية لشحنها الأقصى.

يتم شحن حزم طاقة USB التي اختبرتها في الغالب عند حوالي 0.15 درجة مئوية إلى 0.30 درجة مئوية ؛ في معظم الحالات ، يدفع الجهد العالي وليس التيار الكهربائي شحنًا أسرع ، كما هو الحال مع كل من PD 2.0 و QC2.0 / 3.0 ، مما يحافظ على تصنيف C أقل. (كانت TouchJuice صغيرة جدًا عند 0.03 درجة مئوية ، والتي سأناقشها في مراجعتها الفردية.) قد تعمل الحزم المستقبلية مع الكابلات والمحولات ذات القوة الكهربائية العالية للحصول على معدلات إعادة شحن أسرع.

يتم تصنيف البطاريات أيضًا لعدد معين من دورات الشحن الكاملة ، عادةً بالمئات ، ولكن يمكن أن تكون بالآلاف. كلما انخفض التصنيف C ، زادت الدورات التي تحصل عليها. وعادة ما تُحسب الدورة بنسبة 100 في المائة: تنفد إلى 50 في المائة وتُشحن بنسبة 100 في المائة مرتين ، وهذه دورة واحدة ، وليست دورتين.

انتاج |

أخيرًا (يا للعجب!) كل بطارية لديها أقصى إخراج مشترك عبر جميع المنافذ. تقسم الدوائر الكهربائية الداخلية الشحن حسب المنفذ ، ولكن لا يمكنها أيضًا تجاوز هذا الإجمالي عند الشحن عبر منافذ متعددة في وقت واحد ، مثل أجهزة iPad و iPhone المتعددة. على سبيل المثال ، يمكن لـ Anker PowerCore + 20100 إخراج 2.4A على منفذي Type-A و 3 A على منافذ USB-C. مع جميع المنافذ الثلاثة قيد الاستخدام ، فإنه يصل إلى الحد الأقصى عند 6 أمبير ، مع عدم وجود أكثر من 2.4 أمبير لأي منفذ. لم يقدم كل صانعي البطاريات إجمالي الحد الأقصى للإخراج ؛ سألاحظ في المراجعات كما هو متاح.

كل حزمة اختبرتها تحتوي على مجموعة مختلفة من المنافذ. تحتوي العبوات التي تبلغ حوالي 10000 مللي أمبير في العادة على منفذين فقط ؛ أولئك الذين لديهم 15000 مللي أمبير أو أكثر لديهم ثلاثة وأحيانًا أربعة - حتى خمسة! سأقوم بتشغيل كل ترتيب منفذ في المراجعات الفردية أيضًا.

قد تتساءل عن أقصى قدر ممكن من الطاقة يمكن وضعه في عبوة. مع PD 2.0 ، قد يدفع صانعو البطاريات هذا أعلى بكثير من MOS Go الذي يبلغ 12000 مللي أمبير في الساعة. من المتصور أن العبوة التي تحتوي على ما يقرب من 100 واط في الساعة وأكثر من شحنتين كاملتين من أجهزة MacBook يمكن أن تكون خفيفة الوزن وليست باهظة الثمن ، ولكن قد لا يكون هناك ما يكفي من جمهور واسع النطاق للذهاب إلى الذوق.

تفرض إدارة الطيران الفيدرالية حدًا أقصى عمليًا على حزم البطاريات الخارجية: يجب أن تكون في أمتعة محمولة ، على الرغم من عدم وجود حد يصل إلى 100 وات في الساعة لعدد ما تحضره. من 101 إلى 160 واط في الساعة ، هناك حد اثنان لكل راكب.