Warum benötigen einige Telefone ein 5-V-Ladegerät, obwohl der Akku nur 3,7 V benötigt?

Ich habe viele Ladegeräte für Mobiltelefone (Smartphones). Der Ausgang von ihnen beträgt 5 Volt, aber die Batterie benötigt nur 3,7 V.

Warum ist es besser, ein 5-V-Ladegerät herzustellen und dann die 5 V in 3,7 V umzuwandeln?

Warum machen wir nicht einfach ein 3,7-V-Ladegerät?

Wenn Sie 3,7 Volt an einen Lithium-Ionen-Akku anlegen, wird er auf 3,7 Volt entladen, nicht auf 4,2 aufgeladen. Wenn Sie 4,2 Volt anlegen, dauert es unendlich lange, bis es vollständig aufgeladen ist.
Mit einem Wort: Overhead .
@Passerby Das Wort ist Kopffreiheit , glaube ich. (Stromrechnung ist Overhead.)
Nun, Overhead ist das, was es braucht, um zu funktionieren. Headroom wäre alles, was für Worst-Case-Szenarien zusätzlich verwendet/gespart wird. Overhead wäre wie der minimale Ausfall eines Reglers. Headroom wäre minimaler Dropout + 1~2 Volt, um Einschaltspitzen oder Batterieentladung zu kompensieren. Siehe en.wikipedia.org/wiki/Headroom_(audio_signal_processing)
Der Ausdruck kann Betriebskosten sein. Meh.
Weil Benutzer das Telefon an einen USB-Anschluss anschließen möchten und USB-Anschlüsse 5 V liefern. (Zumindest historisch)
Wie hoch wäre in diesem Fall die maximal erforderliche Kopffreiheit?

Antworten (3)

Wenn Sie sich das Ladeprofil einer Lithium-Batterie ansehen, werden Sie feststellen, dass sie an bestimmten Punkten von Konstantstrom- auf Konstantspannungsladung wechselt: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dies bedeutet, dass eine Art "in Reihe"-Ladesteuermechanismus vorhanden sein muss, um zunächst als Konstantstromquelle zu fungieren und dann zu einer Konstantspannungsquelle zu wechseln. Diese Ladesteuerschaltung hat einen Overhead - sie benötigt vielleicht 0,5 Volt (Minimum), um ihre Arbeit zu erledigen.

Da der letzte Teil des Laderegimes eine konstante Spannung von normalerweise 4,2 Volt ist, ist es sinnvoll, einen Stecker mit 5 Volt Ausgang zu verwenden. Selbst wenn die Wandwarze auf 4,7 Volt abfallen würde, hätte die Ladeschaltung immer noch genug Overhead, um 4,2 Volt zu liefern.

Hervorzuheben ist, dass Sie zur Steuerung des Stroms im Wesentlichen einen "variablen Widerstand" in den Strompfad einfügen müssen. Welches Schaltungselement auch immer dies ist, es verursacht einen kleinen Spannungsabfall (den Sie als "Overhead" bezeichnen). Die Fähigkeit, den Strom zu messen und zu steuern, hängt davon ab, ob eine Mindestspannung verfügbar ist. Es stellt sich auch die Frage nach Spannungsabfällen an korrodierten Klemmen, Schwankungen der Stromquelle, ... Es kommt alles auf Headroom an.

Ein weiterer Grund ist die Standardisierung – vor einigen Jahren drängte die EU auf die Standardisierung des Ladeanschlusses in Telefonen, der als Micro-USB endete. USB impliziert 5V.

Und als persönliche Anmerkung mache ich mir Sorgen um die Geräte, die über einen Verstärker benötigen, um richtig über USB 2.0 aufgeladen zu werden.Ich habe seitdem gelernt, dass USB-IF Ports und Kabel voraussetzt, die 3A verarbeiten können.

Aktualisierung Mai 2021:

Die EU drängt auf USB-C als Ladestandard, was wahrscheinlich eine stärkere Einführung von USB Power Delivery bedeutet. USB PD erhöht zusammen mit verschiedenen proprietären Schnellladestandards die Spannung erheblich. Viele Ladegeräte können bis zu 9 V und mehr gehen. Der Hauptgrund hierfür ist die begrenzte Strombelastbarkeit von Kabeln und Steckern. USB-IF geht von 3 A aus, was maximal 15 W bei 5 V bedeuten würde, wobei viele Ladegeräte auf 2 A begrenzt sind. Inzwischen ermöglichen moderne Telefone das Laden mit 18 W (2 A bei 9 V) oder sogar 30 W.

Wenn Sie eine Batterie mit 3,7 V aufgeladen haben, bedeutet dies im Grunde, dass sie auf 0% aufgeladen ist. (Sobald die angelegte Spannung abfällt)

Wenn es auf 4,2 V aufgeladen wird, ist es voll aufgeladen (100 %).

4,2 = 100 % 4,1 = 80 % 4,0 = 60 % 3,9 = 40 % 3,8 = 20 % 3,7 = 0 %

So erhalten wir, wie viel Batterie geladen ist, indem wir die Spannung der Batterie berechnen.

Warum machen wir nicht einfach ein 3,7-V-Ladegerät?

Wenn Sie mit einem 3,7-V-Ladegerät aufladen, bedeutet dies im Grunde, dass Ihr Akku immer 3,7 V (0 % geladen) hat. Sie können Ihr Handy nicht einschalten.

Die Spannung einer Li-Ionen-Batterie über eine Entladung ist nicht linear, wie hier impliziert. Die Entladekurve ist meist flach.
Dies ist falsch - 3,7 ist nicht vollständig entladen, es liegt bei etwa 50% oder nominal - eine vollständige Entladung liegt bei etwa 2-3 V (Schutzvorrichtungen, die eine Überentladung verhindern, sollten eingreifen, bevor sie 2 V erreichen, um eine Beschädigung der Batterie zu vermeiden, normalerweise etwa 3 V). .
@ user2813274 3,7 ist ungefähr 0%, denn wenn Sie die Last (Handy) auf 3,7 V stellen, fällt die Spannung um 3,6 oder weniger ab. Ich habe tatsächlich mein LG-Telefon überprüft, als es die Spannung von 3,6 V hat. Ich habe versucht, es auf meinem Telefon zu versuchen, aber ich konnte es nicht. Dann habe ich etwa 20 Sekunden lang manuell aufgeladen, die Spannung lag über 3,7 V, dann wurde mein Telefon eingeschaltet. Bitte überprüfen Sie den Akku Ihres Telefons. Ich hoffe, Sie finden etwas Neues. (Aber es werden nicht etwa 2 V sein)
Warum benötigen einige Telefone ein 5-V-Ladegerät, obwohl der Akku nur 3,7 V benötigt?
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