逆变器对手机充电的创新研究

李文凯 崔轶伦 刘含 李向哲 陈舟 李广意

摘  要：目的：探究逆变器对手机充电的创新研究。 方法：制作一个能够让充电宝能够接上闪充电源适配器给手机充电的部件，取6部同样的闪充手机，6部同样的充电宝，分为两种，一组的手机用数据线连接充电宝上直接给手机充电。另一组手机则用闪充电源适配器连接数据线，再连接在改装后的逆变器上在充电宝上充电，两组实验组对比相同充电时间所充电电量。结果：使用改装后的逆变器连接充电效果比直接用充电宝充电效果要好，并且充电时间在一定范围内越长效果更明显。结论：改装的逆变器具有使充电宝给手机充电更快的功能。

关键词：逆变器;闪充手机;加速充电效果

随着电力电子技术的发展，越来越多的行业的用电设备对逆变器控制性能要求也越来越高，逆变器技术的应用领域进而也越来越广泛[1]。随着经济水平的提高，汽车由最开始的代步工具逐步成为人们生活中的必需品，爱车族户外使用的电子产品越来越多，如音响、车载冰箱、手提电脑、充电器等[2]。车载逆变器的作用越来越大，在户外时成为一些电子产品的充电来源，因此本实验是改装车载逆变器，从而间接加快充电宝对手机的充电速度，并对其做研究。

1材料与方法

1.1材料：车载逆变器，闪充手机，闪充电源适配器，闪充手机数据线，电路连接线。

1.2方法：车载逆变器是将12v的直流电变为220v交流电的电流转换器，刚好可以将充电宝的低压直流电，变为220v的交流电，由于充电宝输出电压为5v，所以在充电宝与车载逆变器之间再连接一个5v升12v的升压模块（用数据线改装连接），然后将12v升220v的车载逆变器连接在升压模块上。再将闪充电源适配器插在改装后的车载逆变器上，就可以使用闪充电源适配器和电源线给闪充手机充电了。

1.3分组方法：取6部同样型号的闪充手机，6部同样型号的充电宝，保证闪充手机电量一样（或者让两部手机电量用完），保证两部充电宝电量都十分充足。并将手机编号为1号，2号，3号4号 5号 6号。将1，2，3号手机用原装数据线连接手机，再连接在充电宝上直接充电。4，5，6号手机则用原装闪充电源适配器连接数据线连接手机，再将电源适配器插在改装后的逆变器上，插在充电宝上充电，1号4号为第一组比较，充电 10分钟比较1号4号所充电量;2号5号为第二组进行比较，充电20分钟比较2 号5号所充电电量;3号6号第三组，充电30分钟比较所充电电量。

1.4观察指标：观察一二三组中两种充电方式所充电电量。

2.结果与分析

通过实验数据，发现充电宝使用改装变压模块给手机充电的电量比充电宝直接给手机充电的电量要多，由表格数据得出1.2.3号手机在10min，20min，30min的充电时间下充电量分别为6%，18%，28%。4.5.6號手机在10min，20min，30min的充电时间下充电量分别为10%，26%，32%。看出相同的一定时间内，使用改装变压模块连接充电宝给手机充电的电量比充电宝直接给手机充电的电量要多，所以用改装变压模块连接充电宝给手机充电充电速度相较于直接用充电宝充电更快。

3.讨论

随着科技的发展和汽车的普及，人们逐渐将汽车视为一种可以代步也可以娱乐的交通工具。越来越多的车主会在自己的车辆上装配电子设备，如：移动电视、音响、DVD等，并且越来越多的人会在车辆上使用各种可移动电子设备。因此，车载逆变电源的应用越来越广泛。为了适应车载电子设备的需求，逆变电源的设计要求是从12V直流电源升压逆变到220V/50Hz交流输出[3]。

由于充电宝输出电压为5v，直接用车载逆变器连接充电宝，不能达到升压效果，实验中加入了一个5v升12v的升压模块，将充电宝电压升到12v，从而使车载逆变器可以使用。由于本实验使用的是低压逆变器。有文献中提出了两种新型的单级式隔离DC/AC逆变电源的结构拓扑——半桥式单级逆变电路拓扑和推挽式单级逆变拓扑 ，分析了它们的工作原理及特点。电路拓扑结构简洁，可靠性较高。并且仿真和实验样机测试结果证明，该电路拓扑在不同性质负载下能够准确工作，电气性能优，效率较高，适用于小功率高压和低压直流输入电源[4]。

在实验过程中，有的实验组逆变器电压有波动现象，还需改进，有研究表明，HXD3C型机车供电电压波动的过程，通过跟踪监测列车供电柜供电电压的数据，找出电压波动的原因，并提出了对策，从而取得了良好的效果[5]。而对于本实验中的电压损耗问题，需要降低其损耗问题，其他研究表明：通过比较车载逆变器传统推挽升压电路及其改进型，稳态分析了改进型拓扑，并进行了仿真验证。通过对变压器元件损耗分析，提出了变压器优化设计。并且他们的试验验证表明，设计方案能够有效减小变压器的损耗，提高车载逆变器的效率[6]。对于此实验中，由于对电压波动的原因还未理解完全，所以对于电压波动还需进一步探讨。

参考文献

[1]李栋，易映萍，谢明，等.基于HPWM调制技术的车载逆变器设计[J].电源技术，2016，40（1）：180-183.

[2]邓嘉，张辉，马皓.基于PIC单片机车载逆变电源逆变器的研究[J].机电工程，2008，25（6）：88-90.

[3]邹轶. 车载逆变电源的设计与开发[D].湖南大学，2014.

[4]龚春英，陈敏，李伟，严仰光.新型单级式DC/AC逆变器（英文）[J].Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronau，2002（01）：19-23.

[5]杜建波，叶鹏.一起HXD_（3C）型机车DC600V供电电压波动的原因分析及对策[J].轨道交通装备与技术，2014（06）：40-41.

[6]蔡锦森，陈为，陈庆彬.车载逆变器磁元件损耗优化[J].电器与能效管理技术，2015（15）：46-50+75.

作者简介：李文凯（1999年5月），男，湖南，长沙医学院本科生。

通讯作者：李广意，女，长沙医学院基础医学院。