无线充电接收贴片横评

几句废话
距离上次发专栏已经过去快半年了,入坑键圈之后也上手了一些键盘和轴体,有些改造的过程原本也打算记录一下,但是因为太忙(lan)了,还在新建文件夹的阶段。
这次的横评起因也是键盘,最初了解了 CL98 之后,就感到它无线充电的创意非常好。后来我首发拿到老肖 75x3 的时候,就想给它也加上这个功能,于是我想到了手机无线充电接收贴片,这玩意儿 5V1A 的功率手机用嫌太慢,但是键盘用刚刚好。
说干就干,马上就在某宝下单了发射端模块和这款接收贴片,为了把贴片装在 75x3 上,我重焊了延长线调整位置,还买了 PVC 贴纸进行覆盖。

装好之后尝试了用它充电,键盘灯光显示能进入充电状态,我觉得成功了,还晒了照片到老肖的群里。过了两天我想试试键盘驱动,需要有线连接,才发现一插线键盘就会卡机。因为拿到手之后第一次连线,所以第一反应是键盘本身有问题,好在老肖的售后还是很给力,返厂很快就修好了。
返修回来又过了几天,我又装上这个贴片充了一次电,隔天键盘就出现了同样的问题,这时候我才意识到这个贴片可能有问题。于是我掏出了之前冲动购买的 USB 表准备测试一下,结果真是不测不知道一测吓一跳,具体有多离谱,下面具体数据会写到。
重新买的时候我犯了难,不知道买哪款才能避坑,转念一想,一款都测了,干脆多买几款回来比较一下,于是我挑了 30 元以下的几款进行测试。测试的过程比较冗长,想看汇总的可以直接滑到文末。以下是本次的参赛选手们:


测试环境
简单介绍一下测试环境,主力是 ChargerLAB 的 KT-002 USB 测试仪,带 100W 负载模块,连接 PC 进行控制和记录数据。用了一根延长线连接测试仪与被测试的贴片,这样可以把测试仪放远,防止负载模块的散热风扇吹到贴片(图上是为了拍照摆在一起的)。贴片下面垫了一张 2mm 的泡棉,模拟正常使用时与发射端线圈的距离,上面随便拿了一罐清洁软胶压住防止移位。

仔细看可能会发现图上没有发射端充电器,为了给键盘充电,当然不能用普通的充电器,这样会把键盘顶起来。于是我专门买了模块和桌垫,在桌垫下面的软胶上掏了个洞,把模块直接嵌进去了(可惜忘了拍两张照)。发射端模块最高支持 22W 输出,对测试的贴片(普遍 5-10W)都不会构成瓶颈。

测试的内容主要是测试仪的自动斜坡测试,和手动的恒流梯度测试。自动斜坡测试,就是让测试仪按照 100mA/s 的速度增加电流,直到贴片的标称电流,或者电压掉下阈值 2.5V。而手动恒流测试,就是手动每 10 秒增大 100mA 电流,直到贴片的标称电流,或者电压无法在阈值以上保持稳定。
过完年,进行补测的过程中,我发现之前能稳定 10 秒的电流,在超过 10 秒后可能很快就坚持不住了,所以又增加了对最大稳定电流的测试,以 100mA 为梯度,测试能坚持1分钟以上的最大电流。
同时,我从工具箱找到一个以前购买的低端 USB 表,在测试最大稳定电流的时候,会通过这个表记录电源输出功耗,从而计算整体转换率,因为发射端也会有损耗,所以转化率数据的绝对大小意义不大,主要是横向比较。


测试过程
①小黑 1 号
小黑 1 号是我最早购买的那一款,也是整个测试中最离谱的一款(真是佩服我的运气呢)。它的标称输出为 5V1A,当我把它接到测试仪上的时候,我立马就明白键盘为什么会坏了,因为它的空载电压高达 8-9V。先来看看斜坡测试吧:

这个斜坡测试结果可谓是差出天际。电流从 100mA 开始,电压就是快速下降,到 740mA 左右的时候,电压已经从 6.7V 掉到了 4.3V。之后到 750mA 直接就断电了,而断开负载之后,空载电压瞬间冲高到了 9V 以上,然后稳定在 8V 左右,远高于标称中的 5V。接着是恒流测试:

恒流测试的结果也很离谱,每一个 10 秒内,电压都无法达到稳定,最终甚至 400mA 都无法坚持到 10s。后面的最大稳定电流测试就更惨了:

可以看到,200mA 是可以坚持超过1分钟的,并且后半段电压能够稳定在 5.72V 左右,但是 300mA 是稳定不住的,用几十秒就会掉电,波动十几秒之后恢复,再用几十秒再掉电,如此往复,感觉是温度过高所致。最终 200mA 时电源输出功率 1.94W,转换效率 58.97%。最后看看拆解:

所有贴片的线圈外观、尺寸都与小黑升级版大同小异,只是有些隔磁片的材质、厚度有区别,就都不再贴图了。另外,电路板也都只有一面有元器件后面也不再单独说明。
可以看到,电路板两面都没有散热措施,中间位置这颗看起来是芯片,但没有任何丝印。
②小蓝
小蓝是我买的第二款,它的标称输出也是 5V1A,首先是斜坡测试:

小蓝的表现还是很好的,直到 940mA 左右,电压才开始出现明显的下降,最终可以跑完全程,并且最低电压也超过 4.6V。再看看恒流测试:

小蓝的测试是过年前做的,当时没有确定好测试流程,过年后我想复测的时候发现它坏了(我只能怀疑是我拆坏了),所以它的恒流测试过程会稍有不同,没有从低电流一步一步加上来。但好在当时就把最大稳定电流测试做了,只是没能补测转换率。
从图上可以看到,小蓝的电流可以稳定在 1A,虽然此时的电压比 900mA 时下滑较多,只有 4.47V 左右,但也在可用水平。拆解如下:

两面也都没有散热措施,芯片上有丝印COPO CP2031 1300960 2153。
③小黑升级版
这一款为什么叫小黑升级版呢,因为买它的时候,商品链接里还有一个“普通版”,看电路板和小黑 1 号很相似,而这一款被称为“升级版”。
这款并不是成品贴片,而是模块,也就是没有提前焊接好 USB 接头,也没有两面贴上塑料纸。它的标称输出也是 5V1A,还是先看斜坡测试:

同样是很好的表现,只是波动比小蓝略大,最终也能跑完全程,最低电压 4.57V 左右。接下来时恒流测试:

小黑升级款恒流测试
小黑升级版的电流也能稳定在 1A,虽然电压有些波动,但都在一个较小的范围内。后来的最大稳定电流测试也是同样的结果,电压最终稳定在 4.6V 左右,电源输出功率 6.5W,转换效率 70.77%。因为最大稳定电流测试会反复多次,比较耗时,而我又比较懒,所以就不再贴图了。最后是拆解:

同样没有散热措施,芯片丝印 AV 1680C 2202 2016。
④小黄
小黄是我购买的第一款标称 5V2A 的贴片,但它的价格大大低于其他 2A 级别的产品,基本和 1A 级别的一样。测试之后,果然它的性能甚至不如 1A 级别。先来看看斜坡测试:

小黄的性能不如 1A 级别的产品真不是说说而已,斜坡最大电流只等冲到 1.4A 左右,而此时的电压甚至只有 3.2V 左右,完全是不可用的程度。再看看恒流测试:

恒流看起来还算平稳,但是 1.2A 甚至坚持不到 2 秒,1.1A 的时候电压也只剩了不到 3.7V。做最大稳定电流测试的过程中,发生了一个小插曲,虽然刚到一分钟的时候,还能保持住 1.1A,但是可以发现电压在持续下降,并没有达到稳态,我推测温度还在上升,果然很快就掉电了,当我把它拿起来,发现下面垫着的塑料袋已经烫了两个痕迹。

最终测得小黄可以稳定的电流是 1A,电压只有 3.56V,此时电源输出功率 7.29W,转换效率 48.83%,转化偏低可以看出大量的电能转化为了热量。最后是拆解:

小黄是唯一一个使用硬质电路板的,也没有散热措施,烫坏塑料袋的就是左侧两个较大的组件,板上没有明显的芯片,只有右上角一个组件有点类似,丝印 PSOG 2224。
⑤小彩
小彩因为长相过于浮夸,买的时候我并没有抱太大期望,最后却是这些贴片里面表现最好的,而且远超其他几个。它的标称输出是 5V2A,还是先看斜坡测试:

因为 2A 的斜坡小彩看起来过于轻松,所以最后重测了 2.5A 的斜坡,它也跑完了全程,电压仍然几乎没有波动。电流 2A 时,电压为 4.9V,最高跑到 2.47A,电压仍有 4.8V。接下来是恒流测试:

恒流也是很逆天,一路到 2A,电压在每个 10 秒内都几乎没有波动,最后电压也仅仅从 5V 左右下降到了 4.9V左右。

之后又附加了超过 2A 的测试,最终在 2.5A 稳定了 15 秒左右才掉电。
最大稳定电流测试的结果,电流稳稳保持在 2A,电压最终稳定在 4.85V,电源输出功率 14.64W,转换效率 66.26%。
对可以稳定在 1A 以上的贴片,我又加测了它们在 1A 电流下的表现,这样更贴近键盘的使用情况,小彩此时的电压为 5.09V,电源输出功率 7.62W,转换效率 66.80%。最后是拆解:

小彩的电路板两面都在都贴了散热片,内层是绝缘的高温胶带,中间夹了一层银灰色的导热材料,外层是薄铜片。

小彩的电路板上有一个挺大的芯片,下面是他放大后的样子:

芯片上的丝印是 MT5725 000000 H2001A4。
⑥小黑 2 号
小黑 2 号实际是我购买小黑 3 号过程中的一个意外,这个故事下面小黑 3 号的地方再讲,现在回到 2 号本身,它的标称输出是 5V0.8A,首先是斜坡测试:

小黑 2 号跑完了 0.8A 测试全程,但是在 0.7A 左右电压就开始暴降,最低的时候甚至到了 3.65V 左右。然后是恒流模式:

恒流测试中,小黑 2 号在 0.7A 是电压就稳不住了,电压在 4.84V 左右。最大稳定电流测试中,电流稳定在 0.6A,电压在 4.67V 左右,电源输出功率 4.08W,转换效率 68.68%。最后是拆解:

小黑2号也没有散热措施,板上也没有明显的芯片,只有左上角一个组件有点类似,丝印 JWN5T 2GN68。
⑦小黑 3 号
小黑 3 号这一款,很多店都买到了 40 元以上,而且它人造革的外层材质看起来就很高级,所以我对它寄予了厚望。虽然废了很大劲,但还是坚持要把它买到手,这个横评从年前拖到年后,主要就是为了等它。
我找的第一家是 PDD 上的店铺 A,下单之后过了几天,老板说没货就给我取消了。然后我又用补偿的无门槛券在店铺 B 下单了,过了两天他们也说没货又取消了。过完年,我又在淘宝上找到店铺 C 下单,这次倒是很快就发货了,结果拿到才发现并不是我选的这一款,而是小黑 2 号。老板很直接的告诉我没货了,直接让我申请退款,所以小黑 2 号其实是白嫖来的。
最后还是又回到了店铺 A,问了老板一下,这次老板说有货了,然后才在他家买到。小黑 3 号也是标称输出 5V2A,照例先看斜坡测试:

2A 的斜坡测试中,小黑 3 号只跑到了 1.14A 左右,并且在 1.11A 左右电压就开始暴跌。接下来是恒流测试:

可以看到在 1.1A 的时候,小黑 3 号的表现都还算正常,每个 10 秒内的电压也都很平稳,但是 1.1A 之后哪怕提高一点也会直接掉电,掉电之后又会瞬间恢复快速波动,不像之前小黑 1 号和 2 号那样,需要一定的时间降温才能恢复输出能力,感觉就像是它并没有达到极限,而是 1.1A 是一个人为设定的限制。
之后的稳定电流测试也发现,在 1.1A 电流下它可以一直稳定运行,电压保持在 4.56V左右,丝毫不会感觉吃力,最高稳定电流和斜坡跑道的最大电流如此接近,明显感觉是受到了人为限制。此时电源输出功率 7.44W,转换效率 67.42%。
再看看它在 1A 电流下的表现,电压为 4.74V,电源输出功率 6.54W,转换效率 72.48%。最后是拆解:

小黑 3 号的电路板两面也有散热片,是内层高温胶布加外层银灰色导热材料两层结构。中间位置也有一个较大的芯片,以下是放大图:

芯片上的丝印是 CFSA1 T012H C0048。

结果汇总
经过漫长的测试,终于可以做个总结了,我感觉测试中最有价值的数据就是最大稳定电流及此时的电压,所以汇总成了如下的图表:

可以看到,小彩是当之无愧的冠军,而小黑 1 号则在最差的路上一路狂飙。
另一方面,能够稳定 1A 电流的只有小蓝、小黑升级版、小黄、小彩和小黑 3 号这五个,其中小黄的电压严重不足,而小蓝也在及格线(5V±10%)的边缘,除了之前提到的小彩,就只有小黑升级版和小黑 3 号能稳定支持键盘的需求。
再来看看完整数据,包含了转换效率、我的购买价格,已及性价比(最大稳定电流和价格的比值)

最后来做一下推荐:
最推荐的当然是小彩,无论你的键盘或者其他设备需要 1A 还是 2A,它都能轻松应对,虽然相对其他几款略贵,但绝对价格也不超过 30 元,还是很值的。
这里补充一下,有些朋友有个误区,认为电源的标称电流高于用电器会烧坏用电器。这里说一下我的理解,电源的标称电流是电源的能力上限,实际充电过程中电流的大小主要是由用电器决定。电源的标称电流要大于用电器才能稳定运行,反之则会出现“带不动”用电器的情况,甚至烧毁电源。
前面说的是电流,电压则不同,电压的要求是稳定,标称 5V,那最好在不同负载下都不要比 5V 高或者低太多,否则就真的有可能烧坏用电器(缅怀我的75x3)。
如果只需要 1A 以内的电流,并且本着够用就好不浪费钱的原则,那么最推荐的是小黑升级版,价格便宜性能够用。不过它是模块不是成品贴片,对我这样希望自己改造的人来说是优点,不用自己拆贴纸了,但对不会焊接,想手即用的人来说,就不合适。

声明:本文的数据及结论,仅代表我买到的这几个贴片,在我的测试环境和测试设备下的表现,不代表其他任何类似产品,如有异议,那一定是你对。特此声明。