手机没电，5号电池也要上｜低成本DIY

电子发烧友网报道（文/李诚）手机又双叒叕没电了！在紧急情况下，5号电池有没有可能为手机充电或其他设备充电呢？近日，笔者针对这个问题，开展了一场小实验，使用到的道具有5号电池和5V升压模块。
 

 
5V升压模块，顾名思义就是将低于5V的电压提高到5V输出。我们都知道，一节5号电池的工作输出电压只有1.5V，而手机的最低充电电压为5V。如果想使用数量较少电池实现5V的输出就需要使用到升压模块。
 
充电实验及功率变化
 
本次实验以电池作为变量，分别以一颗电池、两颗电池、三颗电池进行三组充电实验。
 

 
第一组实验使用三颗5号电池进行串联，使其总电压尽可能地接近5V，再通过升压模块输出为手机充电。在未接入负载前，三颗经过升压的5号电池，输出总电压可达5.06V，由于没有负载，电流显示为0。接通手机后，电流逐渐升高，不过随着负载的加入，电池的输出电压有所下降，总输出功率一直在1.8W至2W之间来回浮动。
 
2W的输出虽然不是很高，但也差不多是传统5W充电器的一半，除了手机这2W的输出功率为TWS耳机充电也是完全足够的。
 

 

 
上图为两款TWS耳机在保证输出功率充足的情况下，进行的电功率测试实验。左图耳机型号为HUAWEI FreeBuds 4i，由于它目前处于高电量的状态，测量出的充电功率略微偏低仅有0.46W，如果是在低电量的情况下，他的充电功率能提升到2W左右。右边的是 Libratone air2+，经测量它的峰值充电功率可达到2.5W。由此可以证明，使用三颗5号电池为蓝牙耳机充电也是能行得通的。
 

 

 
第二组实验减少了一颗电池的用量，供电电源的总电压也由4.5V降至了3V。经由升压模块升压，在未连接负载的情况下，输出电压依旧能稳定在5V。接通手机后，充电电压为4.56V，充电电流为0.137A，总输出功率为0.62W，与串联3可电池时相比，下降了近2/3。
 
输出功率降低的原因还是因为能量的守恒，虽然经过升压模块输出电压依旧能提升至5V左右，但是由于电池数量的减少，输出功率也会相应的下降。
 
 

 
第三组实验只用了一颗5号电池，由于单颗电池的电压实在太低仅有1.5V，再加上升压模块自带的转换损耗，在未连接负载时，输出电压仅有4.78V，在连接负载后甚至下降到了4.17V，总功率也仅有零点零几瓦左右，虽说也能为手机充电，实际作用并不大，甚至手机的充电速度还赶不上耗电的速度。
 
以上三组实验分别使用了安卓手机和iOS手机进行了充电演示，不过iOS的手机自始至终都未充上电，很有可能是因为这个升压模块使用到的元件器较少，电路相对的简单，并未与苹果充电器一样，在USB的输出端设置一个用于识别充电电流的电阻，因此导致电流无法流入，不能为iOS设备充电。
 
通常iOS设备在接入USB口充电器时，会先检测USB D+和D－上的电压，以确定该充电器的输出电流是多少，再结合自身所需电流，从而确定具体的输入电流，才能开始充电。
 
升压模块工作原理解析
 
之所以能够将1.5V、3V、4.5V三种不同的供电电压，提升至5V左右输出并为手机供电，这一切的功劳都要归功到介于手机与电源之间的5V升压模块。
 

 
在这个升压模块中，主要用到的元器件有：电感、5V升压芯片、电容、二极管和LED灯。

 
电路拓扑

 
电感在很多升降压电路中都有使用，也是这个升压模块将1.5V提升至5V输出的关键，主要起到储存与释放能量的作用。如上图所示，当开关管断开时，电感会将输入端的能量储存起来，在开关管闭合后向输出电容和负载持续输送电能。
 
这颗5V升压芯片内置一个开关管，也可以直接它看成是一个开关管，它主要是通过控制开关调整电感的充放电时间，将输出电压稳定在5V左右。
 
在这个升压模块中共使用了两颗电容，分别位于电源的输入端和输出端，位于出入端的电容C1主要起到对输入电流滤波的作用。而输出端的固态电容主要起到充放电的作用，当开关管断开时，这颗电容会将输入端的电流储存起来，当开关管导通时，电容会将上一时刻吸收到的电能向负载输出，以保证电能输出的连续性与稳定性。
 
二极管在电路中发挥的就是它反向截止的作用，因为当开关管闭合后，输入端的电流并不会流向负载，负载的稳定输出主要靠电容来维持，为避免不必要的电能损耗，这颗二极管阻断了电容向其他器件传输电能的路径。
 
LED灯仅仅只是起到了电流流入升压模块的提示作用。
 
结语
 
总的来说，5号电池升压为手机充电的原理与充电宝类似，虽然输出功率相对较低，但在紧急情况下，当作应急电源还是不错的。