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标题: 手机充电器。节能从我做起 [打印本页]

作者: 世纪小小的 时间: 2011-9-26 22:50
标题: 手机充电器。节能从我做起
充电器虽然是个很小的东西, 单个价值也不高, 单个能耗也不大, 但是一关系到全国5亿的手机用户, 这个话题就有点沉重了. 来看看官方的数据.

节约资源的巨大经济效益:
信息产业部电信管理局副局长鲁阳：“确实一个单独的手机充电器的价钱可能二三十块钱，可是我们现在全国有五亿多手机用户，每年的手机新卖出的和更换的，就是说有一亿多户，那从这个帐上来算，一年光手机充电器的价值二三十亿人民币，如果说咱们举个很简单的例子，有一半是需要更新的，有一半可以用老的手机充电器，从经济上，有十几亿人民币的节约。” --引自2007央视经济半小时:要改变的不仅仅是充电器

节约能源的巨大效益:
很多人都习惯把充电器插在插座上,即便是手机充饱后取走手机, 也不去拔下充电器. 殊不知这小小的充电器正源源不断的消耗着日渐珍贵的电能. 目前手机充电器空载功耗大多在0.3W以上, 甚至有些不合格的充电器能大到0.5W甚至1W的空载功耗.
如果任由全国几亿只充电器24小时插在插座上, 每天至少要浪费360万度电(数据为估算, 可能有偏差).
欧盟早在N年前就已经启动energy star标准以及Eup指令. 并且在实时的提高标准, 按阶段的降低各类电器的空载功耗和提高充电效率,  那么中国的节能之路在哪里?

带着这些数据和疑问, 下面来看看我们再也熟悉不过的手机充电器:

一类型篇
手机充电器依据电气原理, 即AC/DC转换方式分为铁芯(工频)电源和开关电源两大类

铁芯电源:
铁芯(工频)电源, 利用一个铁芯的变压器直接工作在50Hz(60Hz), 将电压从市电转换到低压(约7~10V)后再经过二极管整流后变成直流电源供手机充电.
以前也叫做"火牛"充电器, 或者称为"慢冲".
这种充电器通常只能适配一种交流电压, 要么110V 要么220V 不能做到全球适配.

A: 个头较大, 输出能够达到5V 1A的铁芯电源(参照物为7号碱性电池)
B: 个头稍小, 输出达 5V 300mA左右的铁芯电源(英制插头)
C: 个头较小, 输出 5V 300mA的铁芯电源, 以前市场占有率很高的一款充电器(飞煌制造),供给包括nokia在内的众多手机厂家.

开关电源:
开关电源, 利用芯片或者RCC电路起震, 工作在百KHz~MHz频率的, 使用陶瓷芯变压器的一种电源.
因工作频率高, 使得变压器体积变小, 重量大大下降. 且能够提供较大的输出电流.
以前人们亲切的称之为"快充", 当然早期因为开关电源普及不高, 成本较高, 一般只有中高端的手机才会配置这种快冲.
开关电源还有个显著的优势就是能够做到全球电压适配, 输入充100V~254V均能适配.

A. 一款输出 5V 600mA的开关电源(可以细看里面的变压器比铁芯的小了很多, 但是电路复杂了许多)
B. 早期motorola标配的开关电源, 市场占有率很高, 虽然体积仍然很大, 但是比铁芯充电器轻了很多
C: 一款较小的开关电源, B的改进版.

二插头转接篇
各国的法定电源插头规格各不相同, 目前主流的充电插头代表: 中式/美式(北美日*本)/欧式/英式/澳式
所以这给需要经常出国的用户造成更换插头的困扰, 也给充电器供应商需要开发不同国家的充电器而定制开模的额外成本.
于是出现了转接插头(如下图A, 适合用户群使用)
还出现了插头部分可替换的充电器设计(如下图B, 适合充电器供应商降低开发和制造成本)

三. 异形篇
充电器五花八门,来看看异形的充电器都是如何设计的.

索爱的一款充电器, 没有充电线.
充电器插在插座上后,手机可以直接插在充电器的侧面
可谓小巧便携.

mini型充电器(参照物为7号碱性电池)
尤其是B的两款火柴盒型(可翻转插头)的充电器, 可谓将充电器瘦身到了极致.
不过这种充电器因为空间的限制, 只能提供最多2W 左右的输出能力, 对应大概是5V 400mA

可收缩充电线的充电器
ABC 3种充电器都内置了转盘, 可以按动开关后将累赘的充电线缩进充电器本体中.
给出行的旅行者带来了洁净的优势.
特别是A款, 还能转接一个点烟器适配头, 使其能用在汽车上对手机充电. 一机两用. 非常灵活.

四发展篇
曾经在2002年左右, 中国国内大量的引进了韩国设计的手机以及CDMA的手机.
这种手机在基带设计的时候没有自带充电管理. 所以就出现了一批能够独立对手机里面的电池充电的电源适配器,
有别于一般的开关电源输出(通常是5.0V)
这种充电器的输出就是锂离子电池的4.20V, 如下图.
它能够直接对手机锂电池充电, 而且这种充电器都至少有3根输出线, 除了正负极两根线以外, 都要带一个状态标志线, 以便告诉手机端电池是否充满.

到了2007年国家发布了一个带强制性质的行业标志YD/T 1591-2006(本人有幸参与了标准制定过程)
其中规定了, 凡是在国内销售的手机, 其充电器必须设计成分体式的, 充电器本体带USB(A口), 而手机通过一根USB数据线与充电器相连后完成充电过程.
见下图:

经过两年多的发展, 目前该标准又做了进一步的调整, 在2010年1月1日发布了 YD/T 1591-2009版
该标准要求在原有分体式USB设计的要求上, 对手机端的充电接口做了规定
只能采用如下3种接口
A. mini USB 5pin(兼容10pin) 接口
B. 2mm DC接口(目前普遍用在nokia机型上)
C. micro USB(5pin) 接口

目前, 该标准刚刚发布, 还没有强制执行.  但是相信应该在2010年内就会执行.
不久的将来, 我们就有可能告别一机一冲的买手机方法, 只要买一台裸机回来.
因为充电器和数据线都已经标准化了.(国外有的国家已经是这种模式了)
手头有这些线的朋友，好好保存别随便丢弃了，这些线以后就是全国乃至全球通用了，不论手机品牌。

五能源篇
手机的电源适配器, 从节能角度, 需要考虑的主要有两点
1. AC/DC转换效率
2. 待机功耗(即不充电的时候插在插座里面的无用功耗)

从电气性能上, 铁芯充电器无论从效率和待机功耗上都无法与开关电源相比.
所以在手机领域, 基本上从2007年以后, 铁芯充电器就绝迹了.
而YD/T 1591-2009更是将效率和待机功耗提升到与欧盟的energy star相一致的水平.
如下:

效率要求:
电源适配器实际的平均效率应不小于如下公式计算出来的数值:
额定输出电流小于550mA时，平均效率≥0.0626*Ln(Pno)+0.622
额定输出电流大于等于550mA时，平均效率≥0.0750*Ln(Pno)+0.561
式中: Pno —电源适配器额定输出功率，即额定输出电压乘以额定输出电流。
空载功耗: 要求小于150mW

举例:对于一款5V 550mA的充电器的效率要高于82%. 要求还是相当高的.

六  合照

对所展示的充电器进行部分合影和全体合影. 以作纪念.

作者: 汀兰芷若 时间: 2011-9-27 04:05
楼主太专业了，我们又学了不少知识哦。

作者: 玛格映画摄影 时间: 2011-9-27 09:38
是很大的电耗，支持楼主，顶起

作者: 谢娜吧工作组 时间: 2011-9-27 17:14
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