群雄逐鹿插线板 没有USB也不好意思说自己是插线板了
在现代日常生活中,电能是我们时刻离不开的传统能源,人类最初接触到电能,据资料介绍是大自然中的闪电,公元前两千多年,古代埃及人发现了一种带电的鱼,称之为“尼罗河的雷电使者”。古代的人类不知道其中的奥妙,因此一直有不少术士力求解开这个具有无穷威力神秘的事物。而到了十七世纪,经过研究,才发现了其中的端倪,而到来十九世纪末,电机工程的发展才把电带给了社会和家庭。
通常来说,我们日常接触到的电料物品(插座、电线,电子元件等等)属于低压电器,通常使用的220V电压的电器,例如插头、插座、电线等,称为“低压强电”,而36V安全电压以下的,例如电子元件、稳压电源等,称为低压弱电。而在插线板这种传统低压强电器材中集成了USB接口的5V充电器这种典型的低压弱电设备,那是在几个月前,小米出入意料的发布了带3口USB充电电路的插线板。
与其说是创新不如说是市场需求。因为随着人们的数码设备越来越多,而这些设备又都不约而同的采用了USB充电,所以,我们往往需要同时为两个以上的数码产品同时充电,而之前就在市场上出现过4个USB插口的独立充电器。带USB的插线板一经面市就引起了巨大的反响。如果传统插线板霸主“公牛”也加入这个战团的话,以后USB 5V输出将会是插线板的标配。我们也欣喜地看到,在小米插线板的带动下,有跟多的厂家加入到这一行列,为我们带来跟多、更丰富的选择!
目前为止,在市场上出现的带USB充电功能的插线板,品牌已经很多了,从最开始的满足功能到现在的追求性能、外观,插线板一代比一代强。给人们的生活和工作带来了极大的便利。
由于笔者从事行业的关系,使用过的这类插线板不少,今天我们开看个品牌为奥瑞科的智能USB插线板,器型号是ORICO DPC-4A4U。
这是插线板的外包装,其实,我们从包装的图案上看,俗话看到小米插线板的某些影子,只是,这个插线板比小米插线板体积大不少,220V交流插座多了一个,为四个,USB输出也增加到四个。
如果从照片上看,我们对大小没有主观认识的话,我们放上一直笔作为对比,这也许是家用插线板中最长了的吧?(笔者在数据机房中还用过比这个更长的插线板)。
从参数上来看,插线板交流220V最大负荷为10A,家中的电器,除了空调和电炉这类用电器以外,都能使用的。而4个USB输出,总输出为4A,单个输出最带达到2.4A,自动分配电流技术,这也是这个插线板给厂家称为“智能”的原因了。
打开包装后,好像有一种似曾相识的感觉——连这个塑料袋!不过,这个是工程样品,不知道量产以后,包装会不会发生变化。
如果说,以往的插线板是在幕后工作的话今天的插线板可以堂而皇之的登上大雅之“桌”了。消费者在追求功能和性能的时候,也在对外观有不断的要求,因为以前插线板功能单一,要么放在桌子下面,要么放在机器背后,而现在有了USB充电输出口,就不得不对外观有所考虑了,不然,消费者是不买账的。
由于小米是这类插线板的发起者,所以,我们来看看和小米插线板的比较。
通过这两张照片,我们可以看到外观设计很相似,小米插线板的四角比较圆润而OROICO的相对硬朗些,电源线小米的比较柔软OROICO的硬一些。
电源开关也在同一位置,不同的是小米插线板的电源指示灯集成在开关上,OROICO的是独立的电源指示灯。
220V交流输出用的是国标5孔,外壳双色设计。
强电输出插座具有保护盖板 ,以防止意外触电事故的发生。
电源开关上的标识,不是ON和OFF,而是RESET和OFF,RESET应该就是对于ON档位了,过流断开后,时候按动到这个档位可以打开电源。
电源引出线部分是整个电源线中比较脆弱的地方由于,也用胶管做了保护,以增大这个位置的机械强度。
至于双色设计,适合不适合消费者的审美观,那就见仁见智了。
整个插线板的高度也比小米插线板高一些,在下文的拆机部分,我们可以看到里面有很充裕的空间。根据厂家介绍,在将来的量产版中会加入浪涌保护和防雷电路,当然,如果再高档一点,加入电源净化功能,也不是不可能。
底部的四个螺丝盖一举两得,兼作防滑脚垫,摆在桌子上具有增大摩擦系数的作用,使插线板不会在使用中更稳固。
根据我们的经验,电子产品,光看外观,是不能甄别产品性能优劣的,因此,我们拆开看内部。螺丝采用了异形螺丝,由于内部具有220V的低压强电,会对人体造成伤害,所以厂家并不提倡非授权人员打开后盖。
拆开以后,我们可以看到220V插座部分,采用了一体话铜片,尾部有一片黑色的PCB,就是5V输出部分的电路。 开关和电源指示LED独立焊接安装,在左边有一块空间,这个位置估计就是为厂家介绍的量产机中抗浪涌电路和防雷电路预留的位置了。
一体化铜片的相对应单芯导线焊接的优点是不言而喻的,单芯导线采用焊锡焊接,而焊锡是低熔点锡铅混合金属并且强度低,随着使用的时间加长,焊点工作受热——关机冷却,这样周而复始的循环,容易是焊点发生脱焊现象,造成接触不良,时通时断,使不能电器可靠工作,最严重的是加剧焊点发热,导致绝缘破损发生漏电或引发火灾。
PCB也对高压和低压区域做了隔离,通过PCB和外壳的阻燃塑胶形成两个相对独立的空间,如果高压部分某种原因导致拉弧,不至于影响到低压部分,从而也保证了接在USB口上的充电的数码设备的安全。
现在我们把PCB取下来,以方便查看正面的元器件。
拆下来后,看到PCB元件变有四个USB插座,一个开关变压器,一些阻容元件,还有两个TO-220封装的晶体管。控制部分电路采用表面封装元件,焊接在铜箔面。
这就是在外壳上的高低压隔离仓。
整块电路板设计的比较紧凑,两个大功率管上安装铝散热片。最右端的黄色元件是0.1u的安规电容,棕色的是2A自恢复保险管。
在整流桥堆后方,有一个线圈,用于降低干扰,估计是工程样品的原因因,有一个电解电容和线圈的位置没有安装元件。收到体积限制,滤波采用两个10u400伏的电解电容并联。
这就是是0.1u的安规电容和2A自恢复保险管。
开关变压器体积比较大,毕竟,要提供4A的电流,光耦用于提供开关电路的反馈信号。
由于功率开关管被一直滤波电容遮住,我们要看到功率管,需要把电容拆掉,我们可以看到,开关功率管采用的是4N60,这是一只带阻尼的N沟道查效应高速开关管,最高反呀600V,最大漏极电流4A,这就是ORICO最大输出4A的设计基础了。
此外,电路还有一个亮点,就是采用了NCE40h12场效应管做同步整流,比起肖特基二极管整流的电路,这个设计有很强的带负载能力,也就是说,在极限输出的情况下,耗费在整流元件上的功耗会小很多,输出电压不会降低很多。这是此插线板值得肯定的一个设计。NCE40h12的耐压为40V,最大漏极电流大达到120A。
一体化铜片比较厚实,但也有槽点,首先是不如小米插线板采用的粗壮,不过,10A电流是没有问题的,也许在量产版的也会根据用户需求加以改进。在就是一体化铜片中分布这许多圆孔,这估计是受模具所限,希望量产版中能够加以改进。
插座的保护盖板一比较灵活,火线和零线接触面也非常大。
现在我们来测试输出,控制电压是5.2V,符号标准。
我们有假负载进行测试,分别是4.7欧姆和2.2欧姆的水泥电阻。
首先我们接入4.7欧姆的水泥电阻,输出为1.19A,电压为5.15V。
2.2欧姆的电阻电流达到2.31A,差不多是单口最大输出了,由于手头没有更小的电阻了,但从电压为5.11上判断,还有余量的,输出2.4伏是不成问题的,细心的读者肯发现了,这张图片另外一个插孔上插了一个4.7欧姆的负载,因此,现在输出的总电流是2.31+1.19,合计是3.5A,而电压仍然在5.11V。
现在我们接入两个2.2欧姆的电阻,合计电流大大超过4A了,看到这一个输出电流调整分配成2.05A,现在总电流为4.3A了,电压跌落不到0.5V。
如果就插线板本身而言,公牛算是这个领域为人熟知的品牌,但从发展的眼光来看,并没有有更多的创新,而现在带USB的插线板逐渐走入人们的视线,ORICO工程样品也有不足,首先是我们上文提到过的一体化铜片模具问题;再就是LED指示灯和开关的固定采用热熔胶固定;再就是防雷和抗浪涌电路的加入。如果在量产机中解决这些问题,那么,小米插线板就多了一个劲敌而消费者则多了一个选择。
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