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制冷无线充电器性能及温升测试

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发表于 昨天 11:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
实验目的
手机的电池最佳充电温度范围在20~35℃,和无线充电的便捷性,让其大行其道。但是当前无线充电的效率还远比不上有线充电,无线充电器的发射部件和手机的接收部件发热都比较明显。这次实验就是看看不同的无线充电功率下,对电池温度的影响,看能不能尽量控制在35℃以下。
实验方法及器材
测试的是一款在闲鱼购买的半导体智能无线充电器,外面的类肤质涂料已经发黏。正面白色部分是陶瓷材料,导热系数远高于塑料。



背后有一个6mm的标准配件螺丝接口,使用USB-C供电。底面是散热风扇的进风口,侧面是出风口。


对小米14手机连续充电半小时,在第0、1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30分钟记录充电器底座、手机电池的温升。充电器底座的温度由优利德UT60BT万用表使用热电偶探头贴在无线充电器底座上测得。


手机电池温度在安装在手机中的Accubattery Pro电池管理AP中读取。


三者测温误差如下图。


手机带一个普通的磁吸保护壳。


手机有线充电模式选择标准。


自然冷却有线4A充电
首先进行的是小米14有线充电裸机温升测试,裸机,充电电流4079mA。对应18W的有线快充。记录温升曲线,作为无线充电温升的参考。


手机电池电量从约10%开始充电。30分钟后温升8.4℃。

半导体制冷无线1A充电
对应5W的无线充电输出功率,充电电流约0.9A。


在充电过程中,无线充电器从电源汲取的平均功率10.59W。


电流在2.10~2.08A之间,电压5.06~5.18V之间。


手机电池电量从约20%开始充电。下图中灰色曲线为半导体制冷1A无线充电的温升曲线,温升最高3.9℃,温升控制得很好。


手机屏幕表面中间温度30.4℃,温升3.2℃。屏幕上部中间31.3℃,温升4.1℃。


手机背面无线充电接收线圈中间温度27.4℃,温升0.2℃。无线充电器正面中间温度20.7℃,比环境还低6.5℃;外圈磁吸部分发热比较明显。


无线充电器底部进风口温度与环境温度差不多。


半导体制冷无线2A充电
对应10W的无线充电输出功率,充电电流约2A。

充电过程中,无线充电器从电源汲取的平均功率18.53W,全程平稳。


电流从开始的1.62A慢慢下降,最后稳定在1.57A,电压始于11.72,很快跃升到11.81V,并逐渐下降到11.78V。


手机电池电量从约20%开始充电。下图中蓝色曲线为半导体制冷2A无线充电的温升曲线,温升高达8.9℃,稍微超过4A有线充电的温升。


手机屏幕表面中间温度34.9℃,温升7.6℃。屏幕上部中间35.1,温升7.8℃。


手机背面无线充电接收线圈中间温度34.3℃,温升7.0℃。无线充电器正面中间温度29.4℃,温升2.1℃;外圈磁吸部分发热比较明显,41.7℃。


待机功耗
由于一直亮着跑马灯,USB供电5V电压下,待机平均功耗0.24W,每年耗电约2度。


连接支持PD的充电头后,电压会协商到12V,此时的待机功耗为0.29W。


刚接通电源的头3分钟,充电头会进行制冷,期间平均功耗5.63W。


电能转换效率
进行6分钟的1A充电,电池的平均充电电流895mA。


与此同时,手机消耗28.9mA,共923.9mA。

6分钟充电过程一半时,电池端电压3927mV,则充电平均功率为3.69W。


无线充电器汲取的平均功率为10.59W(含半导体制冷与风扇耗电),USB线电阻80mΩ,损耗0.34W,则总效率为36%,非常低。


进行6分钟的2A充电,电池的平均充电电流1894mA。


与此同时,手机消耗28.9mA,共1922.9mA。


6分钟充电过程一半时,电池端电压3966mV,则充电平均功率为7.63W。


无线充电器汲取的平均功率为15.25W,USB线电阻80mΩ,损耗0.24W,则总效率为50.8%,比较低。


来源及简况
在闲鱼买的,12.9包邮。

小结
这款无线充电器的半导体制冷片输入功率只有大约5W,制冷的功率大约只有1~1.5W,对于1A的无线充电电流降温效果尚可;充电电流上升到2A的时候,手机接收端损耗功率明显上升,这么小的半导体制冷片就压不住了。


我是西山云舞,爱分享的无厘头伪极客,最喜欢寻找能明显提高生活便利的高性价比产品。5年环保/危废、8年电子硬件开发/管理、8年自闭症教育行业经验,欢迎关注!
如果网友有兴趣深度测试自己手上的无线充电产品,欢迎联系我。

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