Краткий отчет о ненаучном исследовании
Потестировал тут немного “кетайских коробочек” (они же “накопитель”, “power bank”). Эти конкретные 3 модели представлены сейчас во многих кетайских инет-магазинах, и в целом, достаточно удобные и недорогие варианты со сменными Li-Ion аккумуляторами размера 18650. Если требуется только 5V USB питание (весьма распространенный случай), то есть смысл к ним приглядеться повнимательнее. Все они практически идентичны по заявленным характеристикам и возможностям:
- Аккумулятор – до 4-х штук 18650, соединенных параллельно.
- Вход – 5V, ток до 2A.
- Выход – USB 5V, ток до 2A. Используется повышающий импульсный преобразователь.
- На контакты данных USB поданы некоторые потенциалы, что позволяет заряжать широкий класс современных гаджетов, включая “капризные” эппловские (iPhone/iPad).
- Есть светодиодная индикация уровня заряда.
- Встроенная защита от переразряда/перезаряда аккумуляторов.
Вот они, красавчеги:
Поскольку в целом принципы работы и конструкция данных “коробочек” совершенно типичны и наиболее распространены среди подобных USB-накопителей, то меня, собственно, больше всего интересовали следующие вещи:
- Соответствие заявленных характеристик реальным.
- Примерная эффективность.
- Возможность (и эффективность) зарядки в походных условиях от солнечной батареи (понятно, что через импульсный стабилизатор напряжения).
Результаты тестирования, в целом, были предсказуемы – хотя и обнаружились некоторые любопытные “неожиданности”. Продолжение под катом (много фоток).
Коробочка N1, под условным названием “AILI”
Цена на FastTech $10.63 (без аккумуляторов).
Очень стильная/симпатичная внешне. Хотя пластмасска несколько хлипковата, и при падении, с высокой вероятностью, одна (или даже обе крышки) отскочат 🙂
На выходе два USB разъема (просто параллельно подключенных). Зарядка – micro USB. Есть светодиодный фонарик. Индикация уровня заряда 4-мя светодиодами.
Из необычных особенностей – есть “ползунковый” ограничитель выходного тока (0.5А, 1А, 2А). Такая возможность может быть полезна в случае использования каких-нибудь очень древних и “тупых” гаджетов, которые самостоятельно не умеют ограничивать свой ток потребления (практически все современные – умеют, естественно). В общем, не слишком необходимая фича, но пусть будет (тем более что ограничитель работает, я проверял).
Комплектация: сама коробочка и переходник USB – micro USB (правда, эти чертовы кетайцы укомплектовали мой экземпляр переходником на mini USB вместо micro 🙂
Коробочка N2, под условным названием “Coolook” (также известна как “PB-2000″)
Цена на FastTech $14.47 (без аккумуляторов).
По размеру немного крупнее двух остальных. Производит впечатление весьма добротно и “крепко” сделанного продукта (что, кстати, подтвердилось результатами тестирования).
На выходе – два USB разъема, каждый со своим ограничителем тока (на выходе “B” можно установить ограничение тока в 1А – для этого нужно снять контактную перемычку на плате внутри коробочки).
Зарядка – цилиндрический разъем (довольно надежный). С одной стороны, это некоторое неудобство по сравнению с обычно используемыми при зарядке mini/micro USB, а с другой – надежность (и механическая и электрическая) у данного разъема повыше будет. А найти замену при необходимости несложно на любой “радио-барахолке” – разъем достаточно распространенный.
Индикация уровня заряда – 5 светодиодов (причем в процессе разряда горит только один для индикации процесса – т.е. экономится емкость аккумулятора).
В целом “коробочка” получилась весьма приятной и предельно лаконичной – никаких “излишеств”, из всех органов управления есть только глубоко утопленная кнопка включения (самопроизвольно случайно не включится).
Наличествуют весьма необычные особенности для недорогих кетайских коробочек:
а) Микропроцессорное управление – девайс проводит тестирование входа, подбирая оптимальный ток заряда, дабы не спалить входной источник. Полезная фича. А с другой стороны, микропроцессор является некоторым потенциальным неудобством при работе именно от солнечной батареи (об этом будет ниже).
б) Здесь явно стоит импульсный (а не линейный, как в остальных) контроллер заряда. Это безусловный плюс! Импульсный контроллер и эффективнее с точки зрения КПД, и с точки зрения “пропускной способности” входа (у линейного по мере заряда аккумулятора ток заряда ощутимо уменьшается, а здесь он постоянен почти все время) – что способствует сокращению общего времени зарядки.
Комплектация: сама коробочка и переходник USB – цилиндрический разъем.
В целом, очень понравилась коробочка! Сразу чувствуется, что разрабатывалась она инженерами, а не маркетологами (хотя дизайн тоже довольно стильный получился). Кстати, вот еще результаты очень подробного тестирования этой коробочки (не мое) – и там тоже о данном девайсе отзываются весьма хорошо!
Коробочка N3, под условным названием “NoName” (поскольку на ней не написано ни одной буквы 🙂
Цена на FastTech $7.63 (без аккумуляторов).
Данная коробочка подешевле своих собратьев – и это, в общем-то, сразу видно 🙂 Корпус довольно крепенький, крышка фиксируется саморезами.
На выходе – один USB разъем.
Зато есть аж целых два входа – с цилиндрическим разъемом и mini USB. В каком-то описании на eBay я прочитал, что дескать зарядка от цилиндрического входа до 2А, а зарядка от mini USB – 500 мА. На практике все это не так, оба разъема просто подключены параллельно друг другу.
Индикация уровня заряда – 3 светодиода (причем кетайцы исключительно “выпендрились” – светодиоды разных цветов, красный, зеленый, синий 🙂 В режиме разряда всегда включается светодиодный фонарик – зачем, непонятно 🙁
Комплектация: а нету никакой комплектации, просто “коробочка” 🙂
В общем, на фоне своих конкурентов впечатление производит довольно скучное, разве что цена радует. Ну и как показали дальнейшие испытания, в электрической части там тоже ничего особо хорошего не обнаружено 🙁 Хотя, справедливости ради, этой “коробочкой” я много и активно пользовался этим летом на природе, заряжая ее от солнечной батареи – и в целом, она вполне себе работала, и была весьма полезна.
Сравнительные размеры:
Результаты испытаний
Нагрузочное тестирование
Красный – AILI, зеленый – Coolook, синий – NoName.
Однозначный победитель, с большим отрывом, Coolook – он выдал ток 2.4А, да и в целом поведение очень достойное! Короче, у Coolook наблюдается полное соответствие заявленному, даже реально оказалось несколько лучше.
А вот два остальных малость подкачали, хотя и нельзя сказать, что все уж совсем ужасно 🙂 В целом, результат удовлетворительный. А AILI даже таки сумел достичь заявленного тока 2А (хотя и при сильном падении напряжения) – правда в дальнейшем, когда напряжение на аккумуляторах немного упало по мере их разряда, дойти повторно до 2А ему уже не удавалось 🙁
Что касается КПД повышающего преобразователя, то у меня получилось примерно следующее: Coolook около 82% (очень даже неплохо!), AILI примерно 76% (средненько, но вполне терпимо). У NoName я не измерял, но не думаю, что там что-то выдающееся, либо наоборот, ужасное – скорее всего где-то в районе тех же 75% 🙂
Зарядка
Вот с зарядкой оказалось все довольно интересно… Я замерял не сколько реально шло через аккумулятор (да это и не всегда просто, особенно в случае импульсного контроллера заряда), а параметры потребления на входе гаджета (ток, напряжение, мощность). В качестве источника питания в тестах использовался эппловский зарядник мощностью 10Вт (5В, 2.1А).
1). AILI – при полностью разряженных аккумуляторах довольно бодренько стартует зарядку с током около 1.45А (вместо заявленных двух). По мере повышения напряжения на аккумуляторе ток заряда постепенно уменьшается до практически нуля в самом конце. В общем-то, классическая схема потребления с линейным контроллером.
Примерно измеренный КПД зарядки получился где-то в районе 65-70%, плюс-минус лапоть.
2. Coolook – почти все время работает с током потребления около 1.7-1.85А. С учетом того, что контроллер импульсный, скорее всего ток именно заряда стабильно поддерживается где-то на уровне 2А. Очень неплохой результат!
Примерно измеренный КПД зарядки у меня получился в районе 75%, плюс-минус лапоть.
Интересной особенностью данного девайса является микропроцессорное управление. После подключения к источнику питания он не сразу выходит на максимальный ток, а в течение нескольких секунд плавно его наращивает (а иногда колеблется туда-сюда) с целью проанализировать источник питания и не сжечь его слишком большим потреблением. Некий такой сильно упрощенный вариант “поиска точки максимальной мощности”, хотя, предположительно, работает только в самом начале процесса. Это весьма полезно и правильно для “городских” источников питания, но неочевидно (а может быть даже и вредно) для “природных” типа солнечной батареи. Нда… тут надо будет проводить обширные “натурные испытания”…
3. NoName – никаких неожиданностей, простейшая линейная зарядка с плавным уменьшением тока по мере заряда аккумулятора. Единственно, стартует с очень маленького значения 1.1А – иными словами, заряжает он долго. И, наверное, не слишком эффективно (не мерял).
Ну и есть отличие “логики” данного гаджета от двух остальных – он может одновременно задействовать и вход, и выход. Два его более “продвинутых” собрата при подаче напряжения на вход отключают выход (что в некоторых ситуациях и правильно, чтобы избежать переразряда – но зачастую неудобно).
Резюме:
В общем, по “продвинутости” контроллера заряда, явный и безусловный фаворит – Coolook (что было вполне ожидаемо). Но и на солнце есть пятна 🙁
Здесь придется сделать маленький экскурс в “каноническую” теорию зарядки Li-Ion аккумуляторов. При зарядке полностью разряженного аккума обычно выделяют три фазы (сорри, я лучше по-аглицки, русские термины чаще какие-то “неуклюжие” в таких случаях):
1. Pre-Charge (PC) – начальная зарядка небольшим током.
2. Constant Current (CC) – основная фаза зарядки, когда в аккумулятор “вбухивается” почти вся энергия (90% и более процентов всей емкости аккумулятора).
3. Constant Voltage (CV) – заключительная фаза “добивки” заряда малыми токами до достижения нужного напряжения на аккумуляторе (обычно 4.2В, но бывают и немного другие).
Считается, что именно такая схема зарядки обеспечивает наибольший срок службы аккумулятора.
Так вот, Coolook именно по этой схеме честно и работает (что, в общем-то, скорее даже редкость для кетайских инженеров). Но, к сожалению, обе фазы зарядки малыми токами, как Pre-Charge (мигает один светодиод), так и Constant Voltage (мигают четыре светодиода) у него получились, мягко говоря, излишне затянутыми по времени. Т.е. с одной стороны, там слишком малые токи для четырех аккумов 18650, а с другой стороны, похоже, фаза PC поздновато заканчивается, а фаза CV рановато начинается 🙁
Это приводит к тому, что несмотря на то, что на основной фазе Constant Current аккумулятор весьма быстро и эффективно набирает запас энергии (около 90%) – ощутимо быстрее, чем AILI, к примеру – суммарное время ПОЛНОЙ зарядки (пока не загорятся все пять светодиодов) у них разнится куда меньше, чем ожидалось :(((
Такой вот парадокс…
Чем это плохо с точки зрения “походной энергетики”, т.е. зарядки, допустим, от солнечной батареи? Да тем, что пока Coolook находится в фазах PC или CV (начальной или конечной) – он почти не забирает мощности от батареи, т.е. неэффективно расходуется световое время. И если на заключительную фазу (CV) в случае необходимости можно просто вообще забить, памятуя о том, что аккумулятор уже почти заряжен и лишние несколько часов на свету почти не добавят ему емкости, то обойти фазу PC не получится.
Единственный выход – следить, чтобы аккумуляторы таки не до конца разряжались (но это немного муторно и требует внимания).
В общем, есть такой специфический нюанс, который просто надо учитывать. Ну и еще надо будет мне обязательно провести практические испытания Coolook с солнечной батареей в реальных условиях – пока еще не до конца понятно, как именно начнет реагировать его микропроцессор на присущую такому источнику, как солнечная батарея со стабилизатором, нестабильность по току. Условия освещения постоянно меняются, поэтому очень сильно меняется вырабатываемая солнечной батареей мощность.
Хотя здесь я почти уверен, что все будет в пределах “нормального” – но проверить необходимо 🙂
Что же касается AILI и NoName коробочек… Да, их вполне можно использовать в походных условиях. Они “тупые”, не очень эффективные, но вполне работоспособные и “предсказуемые”. Но Coolook (при в целом сравнимой цене) пока представляется куда более интересным и полезным!
PS: Также можно дополнительно почитать по теме: