逆變器對手機充電的創新研究

李文凱 崔軼倫 劉含 李向哲 陳舟 李廣意

摘? 要：目的：探究逆變器對手機充電的創新研究。 方法：制作一個能夠讓充電寶能夠接上閃充電源適配器給手機充電的部件，取6部同樣的閃充手機，6部同樣的充電寶，分為兩種，一組的手機用數據線連接充電寶上直接給手機充電。另一組手機則用閃充電源適配器連接數據線，再連接在改裝后的逆變器上在充電寶上充電，兩組實驗組對比相同充電時間所充電電量。結果：使用改裝后的逆變器連接充電效果比直接用充電寶充電效果要好，并且充電時間在一定范圍內越長效果更明顯。結論：改裝的逆變器具有使充電寶給手機充電更快的功能。

關鍵詞：逆變器;閃充手機;加速充電效果

隨著電力電子技術的發展，越來越多的行業的用電設備對逆變器控制性能要求也越來越高，逆變器技術的應用領域進而也越來越廣泛[1]。隨著經濟水平的提高，汽車由最開始的代步工具逐步成為人們生活中的必需品，愛車族戶外使用的電子產品越來越多，如音響、車載冰箱、手提電腦、充電器等[2]。車載逆變器的作用越來越大，在戶外時成為一些電子產品的充電來源，因此本實驗是改裝車載逆變器，從而間接加快充電寶對手機的充電速度，并對其做研究。

1材料與方法

1.1材料：車載逆變器，閃充手機，閃充電源適配器，閃充手機數據線，電路連接線。

1.2方法：車載逆變器是將12v的直流電變為220v交流電的電流轉換器，剛好可以將充電寶的低壓直流電，變為220v的交流電，由于充電寶輸出電壓為5v，所以在充電寶與車載逆變器之間再連接一個5v升12v的升壓模塊（用數據線改裝連接），然后將12v升220v的車載逆變器連接在升壓模塊上。再將閃充電源適配器插在改裝后的車載逆變器上，就可以使用閃充電源適配器和電源線給閃充手機充電了。

1.3分組方法：取6部同樣型號的閃充手機，6部同樣型號的充電寶，保證閃充手機電量一樣（或者讓兩部手機電量用完），保證兩部充電寶電量都十分充足。并將手機編號為1號，2號，3號4號 5號 6號。將1，2，3號手機用原裝數據線連接手機，再連接在充電寶上直接充電。4，5，6號手機則用原裝閃充電源適配器連接數據線連接手機，再將電源適配器插在改裝后的逆變器上，插在充電寶上充電，1號4號為第一組比較，充電 10分鐘比較1號4號所充電量;2號5號為第二組進行比較，充電20分鐘比較2 號5號所充電電量;3號6號第三組，充電30分鐘比較所充電電量。

1.4觀察指標：觀察一二三組中兩種充電方式所充電電量。

2.結果與分析

通過實驗數據，發現充電寶使用改裝變壓模塊給手機充電的電量比充電寶直接給手機充電的電量要多，由表格數據得出1.2.3號手機在10min，20min，30min的充電時間下充電量分別為6%，18%，28%。4.5.6號手機在10min，20min，30min的充電時間下充電量分別為10%，26%，32%。看出相同的一定時間內，使用改裝變壓模塊連接充電寶給手機充電的電量比充電寶直接給手機充電的電量要多，所以用改裝變壓模塊連接充電寶給手機充電充電速度相較于直接用充電寶充電更快。

3.討論

隨著科技的發展和汽車的普及，人們逐漸將汽車視為一種可以代步也可以娛樂的交通工具。越來越多的車主會在自己的車輛上裝配電子設備，如：移動電視、音響、DVD等，并且越來越多的人會在車輛上使用各種可移動電子設備。因此，車載逆變電源的應用越來越廣泛。為了適應車載電子設備的需求，逆變電源的設計要求是從12V直流電源升壓逆變到220V/50Hz交流輸出[3]。

由于充電寶輸出電壓為5v，直接用車載逆變器連接充電寶，不能達到升壓效果，實驗中加入了一個5v升12v的升壓模塊，將充電寶電壓升到12v，從而使車載逆變器可以使用。由于本實驗使用的是低壓逆變器。有文獻中提出了兩種新型的單級式隔離DC/AC逆變電源的結構拓撲——半橋式單級逆變電路拓撲和推挽式單級逆變拓撲 ，分析了它們的工作原理及特點。電路拓撲結構簡潔，可靠性較高。并且仿真和實驗樣機測試結果證明，該電路拓撲在不同性質負載下能夠準確工作，電氣性能優，效率較高，適用于小功率高壓和低壓直流輸入電源[4]。

在實驗過程中，有的實驗組逆變器電壓有波動現象，還需改進，有研究表明，HXD3C型機車供電電壓波動的過程，通過跟蹤監測列車供電柜供電電壓的數據，找出電壓波動的原因，并提出了對策，從而取得了良好的效果[5]。而對于本實驗中的電壓損耗問題，需要降低其損耗問題，其他研究表明：通過比較車載逆變器傳統推挽升壓電路及其改進型，穩態分析了改進型拓撲，并進行了仿真驗證。通過對變壓器元件損耗分析，提出了變壓器優化設計。并且他們的試驗驗證表明，設計方案能夠有效減小變壓器的損耗，提高車載逆變器的效率[6]。對于此實驗中，由于對電壓波動的原因還未理解完全，所以對于電壓波動還需進一步探討。

參考文獻

[1]李棟，易映萍，謝明，等.基于HPWM調制技術的車載逆變器設計[J].電源技術，2016，40（1）：180-183.

[2]鄧嘉，張輝，馬皓.基于PIC單片機車載逆變電源逆變器的研究[J].機電工程，2008，25（6）：88-90.

[3]鄒軼. 車載逆變電源的設計與開發[D].湖南大學，2014.

[4]龔春英，陳敏，李偉，嚴仰光.新型單級式DC/AC逆變器（英文）[J].Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronau，2002（01）：19-23.

[5]杜建波，葉鵬.一起HXD_（3C）型機車DC600V供電電壓波動的原因分析及對策[J].軌道交通裝備與技術，2014（06）：40-41.

[6]蔡錦森，陳為，陳慶彬.車載逆變器磁元件損耗優化[J].電器與能效管理技術，2015（15）：46-50+75.

作者簡介：李文凱（1999年5月），男，湖南，長沙醫學院本科生。

通訊作者：李廣意，女，長沙醫學院基礎醫學院。