正德诚B50移动电源Diy及粗评

Fireflying

年前从正德诚淘宝店拍了两套B50移动电源，趁难得的休息日装好了，由于工作比较忙碌，直到今天有空整理过程和记录，发出来跟坛友共享。

首先看PCB，整体呈T字形结构，中间那条窄带是四个蓝色LED指示灯，用来指示电量和工作状态。


PCB元件面可以看到电感和固态电容以及肖特基二极管等器件。右下角的那个16V220μF的电容是我加上的，这个电容是并联在电池两端的，原板上有个MLCC，预留了直插焊盘。正德诚的技术支持告诉我MLCC已经足够电路需求了。



PCB另外一面那个面积最大的IC就是ST的单片机，主要功能是通过它实现的。


接下来就是测试了，接上电池粗测，静态电流大约340μA，两块板子都差不多。正德诚技术支持说他们测试的结果是一百微安左右，看来我这两块板子的静态电流稍大一点。这个问题后面会详细讨论。

在电池正极串联一个拆自笔记本电池保护板上的5mΩ电阻用来做电流采样。


移动电源输出端接EBC，EBC设定电流为1A，配合万用表测试电池端的电流（通过5mΩ电阻上的压降）以及电池电压和输出电压，然后折算效率。
启动移动电源之后，移动电源稳定输出5.19V电压，EBC先设定为1A恒流放电；经过一轮测试后设定为0.5A放电。
第一组数据：电池电压4.00V，5mΩ电阻上的压降为7.6mV，根据欧姆定律，那么电池端的电流即为1.52A，电池输出功率为4.00V×1.52A=6.08W；而此时移动电源的输出电压为5.19V，电流为1A，移动电源的输出功率为5.19W；移动电源的效率等于输出的功比输入的功，由于输入和输出的同时性，因此效率也就等于输出功率比输入功率，因此效率为5.19÷6.08=85.4%
第二组数据：电池电压3.78V，5mΩ电阻上的压降为4mV，根据欧姆定律，那么电池端的电流即为0.8A，电池输出功率为3.78V×0.8A=3.024W；而此时移动电源的输出电压为5.20V，电流为0.5A，移动电源的输出功率为2.6W；移动电源的效率等于输出的功比输入的功，由于输入和输出的同时性，因此效率也就等于输出功率比输入功率，因此效率为2.6÷3.024=86%

继续测试，当电池电压降低到大约3.1V的时候，移动电源四个灯闪烁几秒，然后自动关机。关机后，电池电压会逐渐回升，但是按开机按钮它仍然四灯闪烁提示电量不足然后关机。后来跟正德诚技术支持交流，原来是程序中设计了记忆欠压状态，一旦发生欠压保护，之后哪怕电池电压回升，也不会再次开机。只有接通充电才能清除标志位。这个设计不错。

充电过程中，四个指示灯从小到大依次滚动，充满之后第二个灯常亮，测量电池电压为4.17V。

这个是移动电源的外壳内侧，据正德诚淘宝店铺上说，这个外壳的外表面有UV抗磨涂层。


把电路板和电池连接好之后，在18650两面的凸起部位涂抹704硅橡胶，然后用丙酮滴在外壳的合缝处边缘，丙酮会将合缝处略微溶化，扣住上下外壳，再补充滴入一些丙酮到缝隙中，用铁夹固定，几个小时后就粘牢了。涂抹704硅橡胶的作用主要是起到一个弹性固定的作用，使得电池在外壳内部稳固不动。在滴丙酮胶合外壳的过程中可以发现，丙酮在合缝处可以溶化塑料，不当心滴到外表面的丙酮并没有对外壳的光泽造成任何影响，说明表面确实有UV涂层，看来丙酮对这个涂层没有溶解作用。Diy版的套机中送的外壳是曾经超声波焊接胶合过的，不过也是比较新的，外面带有塑料膜。


胶合之后的全景图，这个移动电源还是蛮小巧精致的。外壳的做工比较精细，上下壳体吻合很紧密，整体外观光滑圆润，指示灯的镜面很漂亮。


给我的华为C8812手机充电中。


两幅侧面图。

Fireflying

后续使用过程中的问题及分析。
1、程序拒充问题
当移动电源电量耗尽之后，用5V500mA的USB充电头给它充电，几秒钟之后双灯闪烁，拒充。跟正德诚技术支持联系，得知移动电源会检测充电电流，如果电流不达标就会双灯闪烁提示然后拒充。
换5V1A的小柯达，充电得以继续，但是大约充到75%的时候，再次发生双灯闪烁拒充。后来把充电用的中兴手机自带的1米长的MicroUSB线换成Nokia CA-101D的短线，充电继续直到完成。
由于这种检测机制的存在，导致用户使用电流较小的充电头的时候，移动电源会拒充，造成无法充电，有时候用户手头只有小电流的充电头，这样一来，用户体验就非常差——移动电源罢工。同样，如果用户手中的MicroUSB线缆的线芯比较细，像我测试用的中兴手机自带的线，这个移动电源也会拒充。而这种线的保有量是很大的。
跟正德诚沟通，我认为以这种方式限制充电是一种颠倒主次的做法，正德诚表示同意我的看法，后续版本会修改程序，做成滑动调节充电电流的方式：当检测到充电电流小于设定值，就会下调充电电流设定值，直到能够充电为止。从正德诚的回馈上看，这个品牌是很认真地在做产品。

Fireflying

后续使用过程中的问题及分析。
2、输入端串联肖特基二极管以及静态电流
检查电路的过程中发现，充电输入的那个MicroUSB母座的正极串联了一个SS12肖特基二极管，如果插上充电头给移动电源充电的同时还把移动电源接上手机给手机充电（即所谓“边充边放”模式），经常会发生手机无法有效充电的现象，就是手机显示在充电，但是电量反而持续下降。原因：移动电源在边充边放模式下，自身的升压电路不工作，充电头的电压经过肖特基二极管送到输出口，给下游设备充电。由于肖特基二极管的存在，加上线缆的线阻，综合压降可能超过0.6V，这样一来，到达下游设备的电压只剩4.4V，会造成很多的设备因为电压过低无法充电。
跟正德诚联系，询问是否能取消这个肖特基二极管，回答说可以。于是我短路了那个二极管，再次测试，这下在边充边放模式原本无法充电的手机可以正常充电了。但是又发现一个新问题：关机状态的静态电流也上升到了820μA之大！！看来，那个二极管还有防止电池向另外的电路倒灌电流的功能。这样一来就搞得比较郁闷了，让我陷入进退两难的境地。后来发现拆掉输出端的那个220μF/6.3V固态电容之后，静态电流下降到310μA，说明那个电容漏电严重，回想到在给移动电源充电的时候，曾经不止一次在输出端测量到12.14V的高电压，正德诚告诉我这个可能是浮电。估计是电路在转换过程中升压电路过渡过程产生的，如果输出端没有接负载，这个电压会保持很久。怀疑是屡次三番的这个“浮电”超过电容的耐压，把输出电容搞坏了。于是找了一枚220μF/16V的固态电容把那个电容换下，这下静态电流降低到310μA，但是这种数值仍然比较大，我把短路线取消，把肖特基二极管装回去，静态电流下降到160μA，这个算是比较满意的数值了。
从这个二极管和输出电容上的浮电引发的各种现象上看，电路还是存在一些问题：首先，这个肖特基二极管是电路设计的一大败笔，其实这款B50移动电源程序设计上有个针对边充边放的亮点功能，就是在边充边放电时候，移动电源会优先给下游设备供电，等到下游设备充满之后，再开始给自己充电。但是因为这个二极管，造成事实上下游设备没法充电，这个亮点功能就完全失效了。其次，升压电路在非稳态能输出12.14V的电压？个人觉得这个应该属于程序设计上导致的，是不是其中某个瞬间单片机中断了对升压电路的电压采样和控制，去干别的事了，导致升压电路短时不受控而输出超压？这样对下游设备是非常危险的，其次也造成输出滤波电容的超压损坏（本例就是电容漏电严重超差）。

Fireflying

后续使用过程中的问题及分析。
3、输出电容与纹波
当我做完前面的测试之后，把移动电容装好并粘合到外壳里面，接上我的华为C8812手机开始给手机充电，过程中又出问题了，当移动电源的剩余电量大约还有一半的时候（检查电量2灯亮），打开移动电源给手机充电，移动电源总是2号灯闪烁，然后倒计时5分钟自动关机，换一个华为C8500手机，情况还是一样。按说，B50设计的临界阀值是100mA，当下游设备吸取的电流大于100mA的时候，移动电源正常升压，当它检测到下游设备吸取的电流小于100mA的时候，进入倒计时，如果在5分钟后仍然小于100mA，就自动关机；问题是我用来测试的两个手机的剩余电量都小于50%，充电电流肯定不可能低于100mA的。这是什么原因？？后来，我自己焊接了一个延长线，测量移动电源的输出发现电压波动比较厉害，纹波比较大，当我在输出端再并联一个150μF的电容之后，移动电源不再闪灯，开始正常输出，这时候输出电压也趋向稳定，纹波也减小了。
这说明了一个问题，设计的输出电容的容量偏低，导致移动电源的输出纹波比较大，影响下游设备的充电电流，同时也影响移动电源本身对输出电流的采样，最终导致误判。

Fireflying

个人小结：
电路方面还有一些需要改进的地方，充电输入串联的那个肖特基二极管是一定要取消的，不然后续电路会因为这0.3V压降引发很多问题，对功能影响很大。单片机程序须要进一步优化，一个是对充电电流的滑动调节（经过沟通得知这个已经完成）。输出滤波电容还是需要加大一些，原因参见上面第3节的测试。还有就是对升压电路的控制——那个12.14V的浮电是怎么产生的，是否如我推测的，在某个过渡瞬间，单片机曾经被中断干别的事，导致升压电路没有得到控制？至于输出电流，我觉得2节电池的版本，1A的输出是比较恰当的。搞个2A的输出能力的话，电路上的调整比较大，没有必要，而且效率可能还会下降。总体上看，正德诚是一个值得信赖的品牌，是个在认真做产品的品牌。如果做好了产品的β测试并解决了一些直接影响用户体验的问题的话，产品的竞争力还是比较强的。

Fireflying

准备等改进版的出来之后，再搞几套玩玩，装起来之后送朋友送同事都不错。

nb603

一套多少米

Fireflying

nb603 发表于 2013-2-19 12:58

                               
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一套多少米

我买的时候是18RMB，成品电路板加送一套外壳。

zongjuns

Fireflying 发表于 2013-2-19 13:03

                               
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我买的时候是18RMB，成品电路板加送一套外壳。

这么便宜啊  

zongjuns

楼主辛苦了

速修电脑

设计成可更换电池更好，这样直接带上备用的18650就行了，且如果18650有问题，更换也方便。

jane_0517

向楼主学习

wenzhu8210

可换电池更好，效率咋样

屎盆子

很紧凑,我喜欢
求这种带弹簧的这种外壳(并联)

xxxxxxxx

支持这样的折腾～～～

Fireflying

这个移动电源设计是电池不可拆卸的，成品是超声波焊接外壳的，如果电池不行了只能撬开外壳更换，较难做到无损拆壳。反正我自己用丙酮粘的外壳，后来进行上面第3项测试分析，拆开后就破相了，现在等待后续改版出来之后准备厚脸皮向正德诚讨要一个外壳。
其实对于移动电源来说，只要不是像我们论坛里面的玩家，对一般用户而言，电池不可拆完全没有问题。只要移动电源功能正常，用到电池完蛋，它的使命也就完成了。只有喜欢折腾的人才会换电池。
这个外壳本身里面的空间比较紧凑，没法自己加弹簧啥的，而且胶合式的外壳，没法简单方便地拆卸。

噬魂

楼主的评测终于来了，我也败了两套，有三套外壳，楼主太远了，要不送你一套。

lajiaomian

楼主测试的很严谨    辛苦了

qdzw

不错的测试