為什么壓降對充電效率有明顯影響？

一個電源的電壓經(jīng)過一段線路或其他部件的傳送電壓有一部分就會被消耗從而降低，這降低的部分就是這段線路的電壓降，測量電源起點處的電壓與終點處的電壓，兩者之差就是電壓降.

用萬用表測壓降；其實就像測交流或支流電壓一樣；你只要知道電路中電流的流向是從那端開始流人元件的，然后把紅表筆接在元件電流，流人的那一端。黑筆再接另一端。因為：電路中元件兩端的電壓叫做電壓降，也叫壓降。它的流進(jìn)方向和電流一致，所以電流流人元件的那端是正級，出來的那端是負(fù)極.

為什么壓降對充電效率有明顯影響？

壓降就是指線材兩端的電壓差，例如線材的輸入端接上了一個5V的電源，但是在輸出端只檢測到4.8V的電壓，那這條線材的壓降就是0.2V。那么壓降是怎么產(chǎn)生的呢？實際上我們數(shù)據(jù)線所用的材料雖然是良好的電導(dǎo)體，但是其終歸不是超導(dǎo)體，內(nèi)部是存在電阻的，因此當(dāng)我們用數(shù)據(jù)線把充電器和手機(jī)連起來后，就相當(dāng)于在一個電路中串聯(lián)了一個電阻，而充電回路形成后，數(shù)據(jù)線中就會有電流通過，有電阻和電流的存在，線材兩端自然就會產(chǎn)生電壓，而這個電壓的值就是壓降值。

支持5A電流的線材，如果通過3A電流時壓降僅為0.3V，相當(dāng)于0.9W損耗

那為什么說壓降會是一個判斷充電效率的關(guān)鍵詞呢？那是因為在充電過程中，終端設(shè)備的輸入電壓都是經(jīng)過數(shù)據(jù)線“壓降”處理的，舉一個簡單的例子，當(dāng)充電器輸出電壓為5V，充電回路電流為2A的時候，使用壓降為0.2V的數(shù)據(jù)線意味著終端設(shè)備的輸入電壓為4.8V，總輸入功率為9.6W；而使用壓降達(dá)到0.4V的數(shù)據(jù)線時，則就意味著終端設(shè)備的輸入功率只有2A*4.6V=9.2W了，線材帶來了額外的0.4W損耗。輸入功率越低意味著充電速度越慢，這就是線材的壓降能影響著充電效率的主要原因，一條基本的數(shù)據(jù)線，最基本的電器參數(shù)就是電阻，壓降，電壓等，今天我們就一起聊聊數(shù)據(jù)線的電阻，壓降和電流等基礎(chǔ)知識，現(xiàn)在用不到，存起來，也許某天和客戶溝通的時候就會用得到.

基礎(chǔ)知識普及

電阻【Resistance】單位是Ohm

17.5÷截面積（平方毫米）=每千米電阻值（Ω）

導(dǎo)體電阻 — 導(dǎo)體之電阻與其長度成正比與其截面積成反比

導(dǎo)電率—以20℃時長度為1m、截面積為1mm2之標(biāo)準(zhǔn)軟銅線之電阻1/58ohm(0.017241 ohm)為基準(zhǔn)，稱為100%導(dǎo)電率，電阻愈大，則導(dǎo)電率愈低，兩者成反比例.電壓與電流是同相的(in-phase).

?R=ρL/S (其中，ρ表示材質(zhì)的電阻率【導(dǎo)電系數(shù)conductivity】，是由其使用材質(zhì)本身性質(zhì)決定，L表示材質(zhì)使用的長度，S表示使用材質(zhì)的橫截面積),

?定義式：R=U/I

?串聯(lián)電路中的總電阻：R=R1+R2+R3+……+Rn

?并聯(lián)電路中的總電阻：1/R=1/R1+1/R2+……+1/Rn

?通過電功率求電阻：R=U2/P；R=P/I2

一些常用物質(zhì)的導(dǎo)電系數(shù)參考（阻抗是固定的, 也就是電壓與電流的比值, 就是電阻值R, 與頻率無關(guān)）

美制線規(guī)對應(yīng)截面積及絞線節(jié)距參考

這里需特別指出：上面的計算公式只適用于確定導(dǎo)體規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)時截面積的計算，不能用于其它面積計算!

舉例：請計算導(dǎo)體7/36AWG = 7/0.127mm(36AWG Solid = 0.127 mm)是屬于什么規(guī)格的.

解：n = 7, d = 0.127*39.37mil, 則

S = 0.7854*n*d2 =7*(0.127*39.37)2 = 174.9993cmil

對照表UL758導(dǎo)體規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)可知，它屬于28AWG的導(dǎo)體

UL 758導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)里有用mil(密爾)和 cmil(圓密爾)作單位，所以先要懂得它們和國際單位（公制單位）的換算。mil(密爾)是長度單位，cmil(圓密爾)是面積單位。

1inch = 25.4mm= 1000 mil；1mm =39.37mil；

1inch2 = 106 cmil；1mm2 = 39.372 cmil = 1550 cmil

電流：單位時間里通過導(dǎo)體任一橫截面的電量叫做電流強(qiáng)度，簡稱電流

電流的國際單位：安培，簡稱“安”，符號 “A”

歐姆定律：電流 = 電壓 除以 電阻 I = U/R

如果電壓不變的情況下 : 電流的大小決定于電阻，電阻越大，電流越小，電阻越小電流越大.

再直接一點說就是 ：電阻也就是線的粗細(xì)【導(dǎo)體的AWG數(shù)大小】，電線越粗【導(dǎo)體的AWG數(shù)越小】電流越大，電線越細(xì)【導(dǎo)體的AWG數(shù)越大】，電流越大;因為：線越粗，電流流的越快，阻力越小， 就像水管一個樣，水管越細(xì)，水流越小 水管越粗，水流的越大，以上通俗的道理.

經(jīng)驗分享：

一般USB線材信號線按照2.0的測試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計為28AWG傳輸為主流，如果測試衰減，最長大約可以通過4米.

訊號線部分選擇，如果考慮直流壓降在協(xié)會要求的125mV條件，28AWG電源線使用長度建議在1米范圍，26AWG電源線建議使用長度不超過1.7米，24AWG電源線建議使用長度不超過2.7米，22AWG電源線建議使用長度不超過4.3米，20AWG電源線建議使用長度不超過5米;.按照USB2.0標(biāo)準(zhǔn)測試規(guī)格參考:協(xié)會推薦以上5種規(guī)格導(dǎo)體電源截面積(28,26,24,22,20AWG)

電壓降：計算公式/（輸出電流*導(dǎo)體電阻）*線材長度+接觸電阻

電壓降又稱為電壓或電位差，表示為U，單位伏特（V），是描述電場力移動電荷做功本領(lǐng)的物理量.

舉例說明：

?一個電源的電壓經(jīng)過一段線路或其他部件的傳送電壓有一部分就會被消耗從而降低，這降低的部分就是這段線路的電壓降，測量電源起點處的電壓與終點處的電壓，兩者之差就是電壓降.

?舉個簡單的例子，例如變電站的輸出電壓是220V，而你家的電壓是215V，那么從變電站到你家的這段電路的電壓降就是220V-215V=5V.

電壓降應(yīng)該這樣解釋：電線本身存在電阻，當(dāng)電流沿導(dǎo)線流動時，必須施加一個電壓來克服這個電阻，否則電流就不能通過；在同樣一根電線上，通過的電流越大，需要來克服這個電阻的電壓就越高（V=I*R），克服這個電阻的電壓對于供電電源來說，就是造成了“電壓降”（送過去的電壓降低了），用電量越大（I 加大）電壓降也就越大，導(dǎo)線電阻率越大、導(dǎo)線截面積越小、導(dǎo)線越長（R 加大）電壓降也越大.

解決方法：

1、換導(dǎo)電率較高的銅導(dǎo)線（減小R）

2、加大導(dǎo)線截面（減小R）

3、增加支路減小線路的負(fù)荷（減小 I）

電壓降常規(guī)測試

通過usb接口串接一個電流表，并接一個電壓表和可變電阻負(fù)載?

逐漸增大負(fù)載，測得電壓下降到4.8V(或要求值)時的電流值

電壓：電壓（v）是以電荷形式存儲的電源的勢能

電壓可以被認(rèn)為是推動電子通過導(dǎo)體的力，并且電壓越大，其“推動”電子通過給定電路的能力就越大。由于能量具有做功的能力，勢能可以被描述為：圍繞電路從一個節(jié)點到另一個節(jié)點的以電流形式移動電子，該移動過程所需要的焦耳數(shù)。

然后，電路中任何兩個點、兩端（或稱為節(jié)點）之間的電壓差被稱為電勢差（p.d.），通常稱為電壓降

兩點之間的電勢差用電路符號“V”或者小寫“v”表示，以伏特測量，盡管能量E，小寫“e”有時用于表示產(chǎn)生的電動勢（emf，electromotive force）。電壓越大，壓力（或者推力）就越大，做功的能力也就越大。（譯者注：概念有點模糊，沒關(guān)系，繼續(xù)往下看，不影響理解的。）

擁有恒定電壓源的電壓被成為直流電壓（DC Voltage），而隨時間周期性變化的電壓稱為交流電壓（AC voltage）。電壓以伏特為測量，其中1伏特定義為：使1安培電流通過1歐姆電阻所需要的電壓。電壓通常用伏特表示，其中前綴用于表示電壓量的子倍數(shù)，例如：微伏（μV = 10-6），毫伏（mV = 10-3V）或千伏（kV = 103V）。電壓數(shù)可正可負(fù)。

電池或電源主要用于在電子電路和系統(tǒng)中產(chǎn)生穩(wěn)定的直流（D.C.）電壓，例如5v，12v，24v等【我們線纜行業(yè)應(yīng)用的電壓等級】，而交流（A.C.）電壓可用于家用和工業(yè)電源、照明以及電力傳輸。英國的電源電壓目前為230V交流電，美國是110V交流電。（譯者注：中國大陸普遍是220V交流電）

通用電子電路在1.5V到24V之間的低壓直流電池電源上工作。恒定電壓源的電路符號通常用電池符號，帶有表示極性方向的正極+和負(fù)極-來表示。交流電壓源的電路符號是用內(nèi)部具有正弦波的圓來表示.

相信現(xiàn)在的你對電壓、電流和電阻之間的密切關(guān)系有著一定的了解，電壓、電流和電阻之間的關(guān)系形成歐姆定律的基礎(chǔ)，在固定電阻的線性電路中，如果增加電壓，電流就會上升，類似地，如果降低電壓，電流就會下降。這就意味著，電壓高，則電流高；電壓低，則電流低。

同樣地，如果我們固定電壓，增加電阻，電流就會下降；如果減小電阻，電流就會上升。這意味著，電阻大，則電流低，電阻小，則電流高.

因此，我們可以看出電路中電流與電壓成正比（∝），（V↑導(dǎo)致I↑），但與電阻成反比（1/∝），因為（R↑導(dǎo)致I↓）.

如何選擇一條好的數(shù)據(jù)線

一般普通消費(fèi)者選擇粗的數(shù)據(jù)線即可，一般正規(guī)廠商都是采用增大截面積的方式來彌補(bǔ)長度所帶來的線阻，但這樣得做法往往會大幅度增加線材的成本，因此這些更長也更粗?jǐn)?shù)據(jù)線往往也會賣得更貴。不過也有部分產(chǎn)品在增加長度的同時并不改變線材的截面積，這樣的數(shù)據(jù)線往往長度越長壓降就越明顯，當(dāng)然我們并不是說這樣的數(shù)據(jù)線不能使用，只是這樣的線材充電效率確實會低一些。

此外長度和截面積都相等線材也不見得線阻會相同，線材使用的是何種材料也是很關(guān)鍵的因素。目前數(shù)據(jù)線里面普遍都采用銅質(zhì)線材，有部分高端產(chǎn)品可能會使用鍍銀線甚至是純銀線來降低線阻，但也有部分低端線材會采用鋁材質(zhì)，鋁材質(zhì)的導(dǎo)電率不差，但相比銅是要低很多。對于長度很短的數(shù)據(jù)線來說可能影響不大，例如長度僅10-15cm的產(chǎn)品，但是對于長度達(dá)到1米、1.5米甚至2米或以上的線材，鋁材質(zhì)帶來的線阻影響就不可忽略了。

以純銅和純鋁來計算，后者的電阻率為前者的1.6倍，這就意味著在相同長度和相同截面積的情況下，后者帶來的壓降會是前者的1.6倍。我們此前曾經(jīng)對蘋果的MacBook Pro 16標(biāo)配的充電數(shù)據(jù)線進(jìn)行過測定，其線阻為0.125Ω，通過4.7A電流時產(chǎn)生的壓降約為0.6V，相當(dāng)于損失了2.82W能量。假如這條線從銅材質(zhì)變?yōu)殇X材質(zhì)，那么理論上其線阻將變?yōu)?.200Ω，4.7A電流下的壓降就變成0.94V，相當(dāng)于損失了4.42W的能量。

編輯：黃飛

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