Powerbanky zaznamenaly v posledních letech obrovský boom. Je to způsobené zejména tím, že smartphony mají pořád zpravidla tristní výdrž baterie na jedno nabití a nějaké výrazné zlepšení je stále v nedohlednu.

Powerbanka je několik zařízení v jednom, které se navenek chová jako plnohodnotný akumulátor. Ve skutečnosti obsahuje následující:

• Akumulátor Li-ion
• Nabíjecí modul a zároveň spínaný zdroj (měnič)
• Výstupní měnič
• Pomocné obvody

Princip

Powerbanka se nabíjí USB konektorem pomocí adaptéru 5V. Vstupní napětí je spínaným zdrojem sníženo na hodnotu potřebnou pro daný akumulátor. Nabíjecí proud je řízen elektronikou tohoto zdroje, který současně hlídá stav, kdy je vnitřní akumulátor nabit a nabíjení ukončí.

Pokud připojíme do USB (typ A) konektoru mobilní telefon, druhý vnitřní měnič zvýší napětí akumulátoru na 5,0V a udržuje jeho hodnotu stabilní, dokud elektronika Powerbanku nevypne.

Trocha teorie a matematiky

Měřili jsme Powerbanku Sony CP-F2L. Uvnitř jsou 2ks Li-ion akumulátory 3,7V 3500mAh spojených paralelně.

Pokud by byly akumulátory zcela vybité (pouze teoreticky) potřebujeme na nabití energii:

• účinnost nabíjecího měniče je (dle katalogových údajů k čipu) 96%
• účinnost vlastního akumulátoru při přeměně energie je 80-90%

Z toho tedy vyplývá, že k nabití vnitřních akumulátorů na 7000mAh potřebujeme: 7000 x 1,06 x 1,15 = 8500 mAh to je cca 20% ztráta. To sice nezjistíme a tak ani neřešíme, na rozdíl od vybíjení.

Kolik tedy získáme z oněch 7000mAh ve skutečnosti na výstupním konektoru? Nejprve je třeba uvážit, že elektronika nám nedovolí odebrat více jak 95% kapacity. Jakmile klesne napětí pod stanovenou mez, která odpovídá 5% zbytkové kapacity,
bez varování nás odpojí.

Máme tedy k dispozici pouze cca 6600mAh při 3,7V. Toto napětí se musí spínaným měničem zvýšit na požadovaných 5,0V. Účinnost měniče je asi 96%, avšak v poměru transformace napětí 3,7 / 5 máme k dispozici pouze: 6600 x 3,7 / 5 * 0,96 = 4600mAh – neuvažujeme-li ještě stárnutí baterie.

Jak tedy můžeme usoudit, telefon nabijeme mnohem méněkrát, než si myslíme dle údajů na štítku naší powerbanky.

Příklad

Máme telefon s kapacitou baterie 2000mAh. Chceme jej nabít z 20% na 80%, což je asi 1200mAh. Ztráty měniče v mobilu a chemického procesu v akumulátoru jsou celkem také cca 20%, a tak potřebujeme z powerbanky se 7000mAh odebrat o 20% více – to je asi 1400mAh. K dispozici máme 4600mAh a tak nabijeme telefon s 2000mAh jen asi 3x.