充电宝不能跟什么放在一起?

2017年07月26日 16:58来源于:头条

充电宝跟方便面放在一起,不会导致辐射吧!还能吃吗

手机续航问题至今都没有一个良好的解决方案,所以移动电源已经成为我们出行时必带物品之一,不管是旅行、出差,都必不可少。甚至有很多人日常上班,也都会随身带着。

那么,在携带移动电源时,一般你们都是怎么放的?直接随意放包里?还是拿袋子装好再放呢?网上还有各种说法,说是移动电源最好也不要跟钥匙、硬币等各种金属物品放在一起。这到底是不是真的?

在了解为什么移动电源不能和这些东西放在一起之前,我们先来简单了解移动电源的结构和为什么会爆炸。


结构:

移动电源由三大模块构成,外壳、电芯、电路板。

外壳一般会有塑料外壳和金属外壳,在散热性上金属的更好,但这个一般不会有太大影响。

电芯现在移动电源主要使用有18650和锂聚合物电芯。

18650电芯价格便宜、比较大、也比较重,像我们常用的一节一节的电池。

锂聚合物电芯长得像手机电池,比较轻薄,同样容量的两种电芯充电宝,锂聚合物的会更轻一些。

因为结构所致,使用18650电芯的移动电源,发生短路时,里面会产生气体,因为圆柱形受力比较均匀,所以鼓气到某个临界点就会直接发生爆炸。

而锂聚合物因为是电池的扁平状,内部产生气体时,电池就会鼓包,释放掉一部分能量,也就没那么容易发生爆炸。

所以总的来说,锂聚合物电芯比18650电芯安全度更高,使用这种电芯的移动电源也更不容易发生爆炸。

电路板也是决定充电宝给设备安全充电的重要器件,他一般会有两个作用,一个是升压降压,另一个就是各种保护了。

而升压降压是必备的,因为充电宝电压和手机充电电压不一致,所以需要根据手机所需来调节,也就是我们这里说的升压降压。

一般像华为、小米、绿联、品胜等这些正规品牌的充电宝都会有过充、过温、过流、过压、欠压、短路等保护功能,会根据设备所需电流智能识别,智能供电。


那移动电源为什么会爆炸?

这个其实我们前面都有讲过,移动电源爆炸原因是多方面的。

首先是电路板短路引起爆炸:

正规品牌移动电源会有各种保护功能,但非正规品牌的就未必了。

在充电过程中,一些劣质充电宝因为转换率较低,导致充电时发热量过大,电路板上的各种零器件受热过度、温度过高就很容易引发故障,甚至引起短路,发生爆炸。

还有些爱研究、爱动手的盆友,一言不合就拆解,因为不专业性,甚至有些比较专业人士,在拆解移动电源时,一不小心就很容易导致内部线路短路并冒烟自燃。


移动电源自身质量问题引起爆炸:

这一般指的就是那些非正规品牌的劣质移动电源了。有些商家为了节约成本以次充好忽略了产品本身质量,而消费者贪图便宜盲目追求销量,不懂如何正确选择,导致购买到一些问题移动电源。

早前网上就有消息,说在一次网络调查中,调查人员拆解一个新的移动电源查看内部结构时,发现该产品的锂电池有生锈情况,甚至都没有接线,造成严重的安全隐患。

如果使用这种充电宝,真的是时刻都处在危险当中,所以选择还是要慎重。

移动电源内部电路板图

注:并非上文提到的网络调查人员拆解图


用户使用不当:

可能很多人在使用时都不会太注意,携带时也是没有任何保护就让移动电源裸奔丢在包里。要知道,若是移动电源上的usb口铜片和钥匙等金属类物品发生摩擦,很可能会引起自燃。这就是前面为什么说,移动电源最好不要直接和钥匙等金属物品放在一起。

再者,如果不注意,让移动电源过度充电、放电,在这过程中锂电池也很容易会出现“枝晶现象”。枝晶通俗来讲就是金属因各种原因会结成像枝干一样的晶体,所以叫枝晶。

电池内一旦出现枝晶,就很容易刺穿电池正负极的隔膜,造成短路,从而烧坏电池甚至引发自燃。

不过好在现在正规品牌移动电源基本都会有过充、过流等各种充电保护,所以不必太担心会有过度充电、放电的情况。但如果你选择的是劣质移动电源,那就难以保证了。

作为我们日常必备品,使用移动电源时我们大都比较随意,可能也不太会注意到这些,但一些小细节都很有可能会引发意外发生,所以使用时建议还是要慎重。

使用移动电源时的注意事项:

1 不要直接和钥匙等金属物品一同放置,最好可以用专用收纳袋装好移动电源再放包里;

2 尽量避免摔、重压、强烈震动,以免引起充电时短路;

3 若充电宝外观有异常,就不要再使用了,避免因内部产生气体而发生爆炸;

4 要远离热源,不要置于阳光直射的地方;

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这个问题并不如许多人想的简单。充电宝内部有升降压电路,因此整个充电宝内部根本就不是线性电路,用高中和初中物理的电路知识是不能解决这个问题的!

我在回答之前粗略看了一下其他人的回答,发现问题主要有以下几个:

(1)把充电宝的输入输出端短接是不是就等于把锂电芯正负极连接起来?

答:否,不会短路。充电宝的输出端和输入端不等于锂电芯的正负极。充电宝内部还有各种升降压电路和保护电路,输入输出口连接的只是这些电路而不是直连锂电芯。

接下来从理论上分析一下这个问题。假设我有一节 3.7v 的锂电芯(视作恒压源,当然实际并不能这么考虑,因为忽略了电压可变的现象):

充电宝内部的 5v 升压电路大概长这样(LC 间遗漏了一个二极管,感谢知友 @时伟 指正)

而给电芯充电的电路大概是这样,(只考虑恒压过程,对应电芯高电量时的状态)

假如把输出输入端短接,整个电路是这样的

这个电路拓扑里面的电池是明显没有被短路的。

假设接上线这个电路就会不断工作(排除部分能自动识别这样误操作并断电的产品),能量守恒定律告诉我们整个系统会不断地消耗电能。那么电能到跑哪去了呢?极端情况下这样做又是不是有危险呢?充电宝在正常工作时,两个 MOS 管都会在导通和截止之间不断地转换,大概就是这样:

(同时)导通:

(同时)截止:

可能已经有人看出来了,当升压电路里面的 MOS 管导通的时候,电芯的正负极之间会通过一个电感发生短接。根据电感的电抗性质,一开始这个回路是处于一种类似“断路”的状态的,当维持的时间趋向于正无穷时,电芯就相当于直接被短路了。但是,充电宝内部的 MOS 管在正常工作的过程中,开关频率一般都大于 100kHz,有很多产品已经达到了 MHz 的级别,每个周期持续的时间极短,看上去是比较安全的,但是不能忽视的是目前充电宝所使用的控制 IC 大部分都是采用了 PWM 调制的方式进行调压,因此一般情况下锂电芯并不会被直接短路,但是存在瞬间大电流放电的危险。

(2)既然理论上的电路不会有严重危险,那实际产品又是会不会有差别?

下面是 TI 的 BQ24195 控制 IC 的 application schematic 和 block diagram:

BQ24195 的 block diagram:

(来源:BQ24195 datasheet,TI 保留版权)

上面的电路配置就有点复杂了,而且因为 MOS 都集成到了控制 IC 里面,所以看着有点绕。但是不难看出,实际使用的电路配置和我在草图中绘制的电路原理图是基本一致的,因此问题(1)中的分析在这里同样适用。

(3)为什么我的充电宝输入输出端口用 USB 线连接起来以后会显示正在充电,电量却越来越少,有的还会严重发热?

总的来说,如果把输入口和输出口用一根 USB 线连接起来,控制 IC 为了保持输出端口的 5v 以及 4.2v 的电池端口充电电压,会驱动 MOS 管一直工作。工作过程中产生的纹波会通过电容回到功率地,最终回到电池的负极上。也就是说,在理想的情况下,充电宝会进入一种缓慢放电的状态(纹波可以理解为小的电压波动,只是输出电压内非常小的一部分)。状态灯显示是充电状态是因为输入端有电压输入但是实际上充电宝的电量是不会增加的

但是实际的电路并不都像这个 BQ24195 的 DEMO 一样配置,采用的元器件质量不可能相同,因此实际上电芯的放电速度可能会比理想情况快得多,因而出现发热的情况。正常的充电宝在输出电路上面会有一定的限流措施,锂电芯上面也会有独立的保护电路。若控制 IC 设计时可能没有考虑到这种恶作剧的情况,那么输出输入端口之间就直接跑出了最大输出电流,这种情况下就有可能烧坏控制电路了。

综上所述,把充电宝的输入输出口用一根线连接起来,其实问题并不大,但假如充电宝不能自动识别并且自动断开输出,甚至严重发热,请马上断开连接

(PS:本人在回答前已经在很多个不同生产厂商不同型号的充电宝上面进行过实验,均无大碍)

 
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