把充電寶的輸入口和輸出口連接起來,會有什麼情況發生?
如題。會出現什麼樣的情況呢?
這個問題並不如樓上許多人想的簡單。充電寶內部有升降壓電路,因此整個充電寶內部根本就不是線性電路,用高中和初中物理的電路知識是不能解決這個問題的!
我在回答之前初略看了一下樓上的各位的回答,發現問題主要有以下幾個:
(1)把充電寶的輸入輸出端短接是不是就等於把鋰電芯正負極連接起來?
答:否,不會短路。充電寶的輸出端和輸入端不等於鋰電芯的正負極。充電寶內部還有各種升降壓電路和保護電路,輸入輸出口連接的只是這些電路而不是直連鋰電芯。
接下來從理論上分析一下這個問題。假設我有一節3.7v的鋰電芯(視作恆壓源,當然實際並不能這麼考慮,因為忽略了電壓可變的現象):
充電寶內部的5v升壓電路大概長這樣(LC間遺漏了一個二極體,感謝 @時偉 指正)
而給電芯充電的電路大概是這樣,(只考慮恆壓過程,對應電芯高電量時的狀態)
假如把輸出輸入端短接,整個電路是這樣的
這個電路拓撲裡面的電池是明顯沒有被短路的。
假設接上線這個電路就會不斷工作(排除部分能自動識別這樣誤操作並斷電的產品),能量守恆定律告訴我們整個系統會不斷地消耗電能。那麼電能到跑哪去了呢?極端情況下這樣做又是不是有危險呢?充電寶在正常工作時,兩個MOS管都會在導通和截止之間不斷地轉換,大概就是這樣:
(同時)導通:
(同時)截止:
可能已經有人看出來了,當升壓電路裡面的MOS管導通的時候,電芯的正負極之間會通過一個電感發生短接。根據電感的電抗性質,一開始這個迴路是處於一種類似「斷路」的狀態的,當維持的時間趨向於正無窮時,電芯就相當於直接被短路了。但是,充電寶內部的MOS管在正常工作的過程中,開關頻率一般都大於100kHz,有很多產品已經達到了MHz的級別,每個周期持續的時間極短,看上去是比較安全的,但是不能忽視的是目前充電寶所使用的控制IC大部分都是採用了PWM調製的方式進行調壓,因此一般情況下鋰電芯並不會被直接短路,但是存在瞬間大電流放電的危險。
(2)既然理論上的電路不會有嚴重危險,那實際產品又是會不會有差別?
下面是TI的BQ24195控制IC的application schematic和block diagram:
BQ24195的block diagram:
(來源:BQ24195 datasheet,TI保留版權)
上面的電路配置就有點複雜了,而且因為MOS都集成到了控制IC裡面,所以看著有點繞。但是不難看出,實際使用的電路配置和我在草圖中繪製的電路原理圖是基本一致的,因此問題(1)中的分析在這裡同樣適用。
(3)為什麼我的充電寶輸入輸出埠用USB線連接起來以後會顯示正在充電,電量卻越來越少,有的還會嚴重發熱?
總的來說,如果把輸入口和輸出口用一根USB線連接起來,控制IC為了保持輸出埠的5v以及4.2v的電池埠充電電壓,會驅動MOS管一直工作。工作過程中產生的紋波會通過電容回到功率地,最終回到電池的負極上。也就是說,在理想的情況下,充電寶會進入一種緩慢放電的狀態(紋波可以理解為小的電壓波動,只是輸出電壓內非常小的一部分)。狀態燈顯示是充電狀態是因為輸入端有電壓輸入,但是實際上充電寶的電量是不會增加的。
上面的都是理想的分析,實際的電路並不都像這個BQ24195的DEMO一樣配置,採用的元器件質量不可能相同,因此實際上電芯的放電速度可能會比理想情況快得多,因而出現發熱的情況。但是正常的充電寶在輸出電路上面會有一定的限流措施,鋰電芯上面也會有獨立的保護電路,因此並不會出現鋰電芯爆炸的情況。
在技術層面上深入討論這個問題的話,現在的充電寶為了提高效率一般都採用了synchronous buck(原理圖中是asynchronous),而若其中開關管的duty cycle modification只是簡單地做反相處理而沒有考慮這種惡作劇的話,上管占空比很小的情況下buck會由CCM進入DCM,再加上鋰電芯就等效為一個boost拓撲了,這時整個電路會發生震蕩,再加上感性元件放電,buck中的電容非常容易被擊穿,如果充電寶中採用的是電解電容,就有可能會爆漿,這時候就呵呵了。
綜上所述,把充電寶的輸入輸出口用一根線連接起來的問題不在於「短路」,但假如充電寶不能自動識別並且自動斷開輸出,甚至嚴重發熱,請馬上斷開連接。
(PS:本人在回答前已經在很多個不同生產廠商不同型號的充電寶上面進行過實驗,均無大礙)
(PPS:鑒於評論中有不少人用自己短接輸入輸出搞壞充電寶的事實來尋求進一步解釋,特此強調本答案中並沒有對「充電寶輸入輸出短接不會有任何問題」類似或相關的任何觀點進行過推導證明。此外,有人問到充電寶是否能在給自己充電的同時給其他設備充電,答:不確定。答案和充電寶的電路設計有關。上述答案亦可作為「充電寶A與B連接成環」的參考。)
可轉載,但轉載請標明出處。
以上。
2015/02/25更新。看到大家熱情的評論有兩個要驗證的問題:
1、如果兩個充電寶相互同時充電會發生什麼?
2、充電寶連接上滑鼠會發生什麼?
這裡我再次冒著繩命之危險,問同事借同款充電寶實驗了下(要知道這是兩個10000mAh的充電寶,萬一炸機,威力非同小可!不過有買保險哈!!)
如果兩個充電寶相互同時充電會發生什麼?
首先,充電寶是可以給充電寶充電的,見第一張圖,電流表讀數5.0728/1.8319A;
再將兩個充電寶互相充電的方式連起來,仍舊在相互充電((講真,連接的時候不由得菊緊了一下),電流表讀數:5.0737V/1.8301A。就像大家在評論里說的,既然能這樣相互充電,那會不會被是個永動機系統呢?放心吧,迴路里是有損耗的,兩個充電寶只會把電量耗盡。
充電寶連接上滑鼠會發生什麼?
把滑鼠接到充電寶上,滑鼠是負載,電流表是有讀書的。但是滑鼠沒有亮起來,滑鼠也沒有壞,就是用同款滑鼠發的帖子。這裡電流表識別出的是 unknown device。
PS:友情提醒下大家,由於每個充電寶內部電路結構不一樣,所以不一定都能滿足以上的條件,請不要盲目實驗!!
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對於題主這樣的好奇寶寶,不禁握手想交。剛入手一個充電寶,突發奇想,要是把充電寶的輸入口和輸出口連接起來,會發生什麼?會不會炸機?
知乎了一下這個問題,原來已有這麼多好奇寶寶驗證過了。於是乎,就小心假設、大膽驗證了把充電寶的輸入口和輸出口連接起來這個問題,同時為了達到最佳效果,還配了一瓶啤酒。
言下之意,就是把in與out介面用充電線連接起來。
為了看一下糾盡會發生什麼,於是乎給充電寶與充電線之間加了個電流表,沒有把充電寶的輸入口和輸出口連接起來的時候,空載狀態下電流表讀數是5.15V0A。
當把充電寶的輸入口和輸出口連接起來時,就可以看到電流表讀數有變化了:有0.0032A-0.005A不停變化滴的電流,有損耗存在。由此可見,連接直接連接輸入 輸出口並不會短路,這個迴路當中是有負載存在的,有損耗。這款充電寶本身有短路保護功能在,如果短路了會直接切斷。
充電寶的輸入口和輸出口連接起來時能不能給手機充電呢?
這時候是該愛瘋上場了。把小巧的愛瘋接上充電寶自帶的那根蘋果線上,發現充電寶正常滴給愛瘋手機充電中,簡直完美!
一個不成熟的結論
就我用的充電寶來測試,把充電寶的輸入口和輸出口連接起來,並不會發生什麼,充電寶仍舊能夠給手機正常充電;只是在連接out、in介面的迴路中多了一點點損耗。如果長時間不用而把充電寶的輸入口和輸出口連接起來的話,充電寶電量會被損耗殆盡。
和實驗室的隊友開黑的間隙,簡單回答一下這個問題,稍後詳細解答。
答案是不會短路,即便沒有保護電路,也不會引起充電寶發熱或爆炸。但有些充電寶會設置這樣的保護電路阻止這樣不(wu)當(liao)的行為。
因為裡面有DC/DC變換器及其控制電路。
會顯示正在充電,但能量會越來越少
好了不說了我要超神了。有些充電寶有誤操作保護。檢測到自身插自身會關掉輸出。
如果沒有這類保護的話,
升壓電路把電池由4.2v轉換成5v,然後充電管理電路再把5v轉換成4.2v充回電池。
這個電路是有損耗的。能量守恆定律。造不出永動機的。你的充電寶的電會慢慢耗光。
現在絕大多數充電寶為了節約成本,充電和放電是共用同一套電路的。同一時刻只能是充電或者放電模式。輸入輸出連在一起,什麼都不會發生。
一開始燈會亮一下 十秒左右就滅了 不會發生啥
我試過,移動電源會自動回到休眠狀態,就是假裝沒有插數據線那個樣子。我覺得它好機智。╭(╯^╰)╮
大多數情況下,不會發生什麼,或者說,不應該發生什麼。
解釋一下,作為設備廠商,我想說的是:這事情你能想到,我們的測試人員就一定能想到,我們的測試人員會以最大的惡意去對待去折磨我們的設備,會做出普通用戶都想像不出的極端用法。
輸入輸出短接這種事情測試人員一定會做的,然後呢,如果這樣接了真的會出大事,那這個產品必然要回爐重新設計修改。
所以,充電寶作為一個智能電子設備,最終到用戶手裡的產品,這個環節應該是安全的。如果不安全,說明此充電寶連這種測試都沒做過,此廠商的產品請不要再信任!重複一遍,如果輸入輸出短接會導致你的充電寶出問題,說明你的充電寶是個山寨作坊產品,沒有經過基本的測試驗證,請立即對該品牌粉轉黑。剛剛親測,充電寶先給自己充電幾秒鐘,隨後停止充電,並且伴有電波雜音,而且,將充電線拔出來,再接上,充電寶沒反應,但是接到手機上充電,仍能正常使用。
PS:充電寶電池容量10400mAh
上圖證明真的不是小米~(≧▽≦)/~
由於充電寶自己充電時間短暫,手機很難拍到,所以請自行想像~
好像大家想到的結果大多是短路。開始我也是這樣想的,後來我仔細一想,發現可能不是這樣。想到結果是短路的朋友可能認為充電寶的兩個孔一個是正極一個是負極,所以聯想到了初中的物理實驗,用一根導線把電池的正極和負極連起來,造成短路。但是,充電寶的這兩個孔並不是分別對應正極和負極。
那應該是怎麼回事呢?
看到有一個朋友打了個比方,用一根管子把嘴巴和肛門連起來,得到了很多贊。我就姑且用嘴巴和肛門來區分充電寶的這兩個孔吧:輸出電能的孔是肛門,輸入電能的孔是嘴巴。
當你用充電寶給手機充電的時候,你用一根管子把充電寶的肛門和手機的嘴巴連起來,實際上已經構成了一個電流迴路。所以,充電寶的肛門裡應該有兩個連接點,一個是對應正極一個對應負極。手機的嘴裡也有兩個連接點,一正極一負極。因為是充電過程,所以應該是正極對正極,負極對負極(手機的正極累積正電荷,負極累積負電荷)。然後,我們把手機嘴裡的管子拔下來,插到充電寶自己的嘴裡。因為是同一根管子,所以手機嘴裡和充電寶嘴裡正負極的位置應該是一樣的。那麼,這樣的結果其實是,充電寶嘴裡的正極連著自己肛門的正極,同理,負極連著負極,構成了兩個獨立的迴路。兩個迴路里都沒有電勢差,所以理論上沒有電流,什麼也不會發生。
以上為純理論推導,歡迎推翻。
Ω
@瘋狂的蔬菜 答的很專業,大家可以看一下
(我的原答案引發了不少爭議,我就只把答案里我覺得有必要的東西拿出來,其他的都刪了好了……)
題主的擔心是多餘的
1.哪怕對於一個文科生來說,也應該知道這種類似永動機的發明對世界的影響。從問題下的回答可以看出有不少朋友給充電寶自插過,而實際生活中充電寶依然只不過是很普通的東西。所以,無論是題主的問題,或者短路爆炸,都不會發生。(如果會發生,我們早就知道了。我們不知道,所以他不會)
2.根據熱力學定律,功可以全部轉化為熱,但任何熱機不能全部地、連續不斷地把所接受的熱量轉變為功。而電阻的存在就必然會產生熱量,所以題主說的那種理想模型不會存在。(這也是為啥贊數最高的回答只有一個符號)
3.大部分充電寶的充電效率在百分之三十到百分之七十多之間,離百分之百轉化差太遠了。
講真,這事我干過,啥也沒發生
停電時,把排插的插頭插到自己身上;沒網時,路由器 WAN 口連上自己的 LAN 口……
【沒多圖預警居然被差評了嚶嚶?_?】我用男朋友的充電寶給他做了個項鏈…
藍後……充電寶跪了
事情是這樣的,一個風和日麗的日子裡,我們愉快的坐著火車去學校
36小時的車程太久,於是男朋友的表情是這樣的
我是這樣的
藍後我吧桌上的充電寶插好套在了男朋友脖子上,男朋友變成了這樣的
藍後表情是這樣的
當他發現真相的時候表情是這樣的
最後充電寶果然跪了…男朋友的表情是這樣的
兩年半過去了………男朋友依舊耿耿於懷……邀請了他他也不來答…
(ノ=Д=)ノ┻━┻
於是我至今沒想明白,為毛同樣的充電寶,我的這麼插了就沒事……
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(=?ω?)?感謝各位盆友的支持,第一次突破兩贊啦啦啦啦啦啦~~~感覺達到了新的人生巔峰~~~~~~
評論里有小夥伴看上了我的聊天背景…
(; ̄ェ ̄)拿去用!不要錢!
實名反對現在排第一的不管是誰包括我自己的答案。
把充電寶的輸入口和輸出口鏈接起來,大氣層內的所有電力,將會消失。
事實上,2008年,在位於倫敦的Reynholm公司里,就險些發生過這樣毀滅性的的災難。
(前方多圖,非wifi人員請火速撤離,這不是演習,再說一遍,這不是演習。)
Reynholm Industries的領導正在介紹下一個演講者
就是她,這個差點毀滅世界的女人,讓我們記住她的名字:IT部門的Jen Barber
她的程序員同事們紛紛給予她革命同志般的支持與鼓勵:鼓勵,鼓勵,鼓勵鼓勵鼓勵
甚至手舞足蹈了起來
當Jen告訴大家『把充電寶的輸入口和輸出口鏈接起來,大氣層內的所有電力,將會消失』這個秘密,併當場拿出一個充電寶的時候,大家的反應
Jen在描述毀滅性的的後果
大媽聽得很認真
大叔表示很惶恐
繼續嚇唬老年人
所以你們趕緊把閃光都關了,萬一閃昏了我插錯了孔,可就了不得了。你你你,那個假裝對著我拍照其實在自拍的,你給我滾出去!
為了避免廣告嫌疑,有著品牌logo的這張充電寶高清大圖我就不放了,總之,她插了,輸入口和輸出口鏈接起來了。
【圖片】
大媽瘋了
哎呀哎呀哎呀要死要死要死
現場一片混亂
Jen在控制局勢
媽蛋好像控制不住了,可攻可守當矛當盾的傳說中的武器散落一地
Jen再次呼籲大家冷靜,這不是世界末日,只是回到農耕時代而已
不聽,不管,就是要跑,就是要亂,就是要隨便抓個什麼都當救命稻草
都說世界末日來臨的時刻,只有老人和小孩最淡定
來來來,辦公室地下戀情也不瞞啦,咱們來最後一發吧。
早就看你不順眼了,再不撕逼就沒機會啦!
女主終於意識到世界已無可救藥,自己也開始細軟跑啦
當然,就如同你所知道的,最後,電並沒有消失,因為Jen連的這個充電寶里,沒有電。
魔咒並未生效,人類的文明得以延續。
這一切都被已經強行勒令破產的Reynholm官網給記錄了下來:http://www.reynholm.co.uk/
那你要問了,為何這麼恐怖的東西,會成為流通商品讓大家人手一個呢?
冷戰時期,能一瞬間讓世界陷入萬劫不復境地的核彈按鈕,僅僅掌控在美國和蘇聯的幾個人手中,多年後這幾個人無一例外患上了輕度抑鬱症。為了幫助以後在同樣位置的那幾個人緩解壓力,他們決定將毀滅世界的權利,分散到每一個人手中。以前沒火機的時候,就用銅絲短路乾電池取火
我試過。。。充電寶顯示正在充電。。。
題主,,其實我們先不考慮什麼內阻啥的,就單說這麼個輸出插輸入。。。那就算這玩意兒循環一萬億年又和你啥關係呢?一旦把裡面電引出來,不就破壞了這個輸出插輸入的完美造型了么。而且。。。輸出插輸入再加上其他用電器。。。你有手機邊充電邊使用的經歷么
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