¿Por qué las clasificaciones de Wh y mAh de un paquete de baterías USB parecen ser inconsistentes?

Primero, la batería no es \ $ 5 \ mathrm {V} \ $, nominalmente es \ $ 3.7 \ mathrm {V} \ $ como ya se indicó.

Sin embargo, la confusión radica en la mala interpretación de la clasificación \ $ \ mathrm {mAh} \ $ de la batería, y no tiene nada que ver con las pérdidas del convertidor, y todo lo relacionado con

$$ P = I \ times V $$

Si la batería tiene una capacidad de \ $ 6 \ mathrm {Ah} \ $, significa que puede sacar \ $ 1 \ mathrm {A} \ $ para \ $ 6 \ mathrm {\ espacio horas} \ $. Así que digamos que está extrayendo \ $ 1 \ mathrm {A} \ $ de la batería. Esto significa que está entregando:

$$ P = I \ times V = 1 \ times 3.7 = 3.7 \ mathrm {W} $$

Ahora digamos que alimenta esto a través de un convertidor de refuerzo ideal . En este caso \ $ P_ {in} = P_ {out} \ $. Entonces, asumiendo que lo aumentamos a \ $ 5 \ mathrm {V} \ $, esto significa que la corriente que debe extraerse de la salida para descargar la batería a esta tasa es:

$$ I = P / V = 3.7 / 5 = 0.74 \ mathrm {A} $$

Entonces, lo que esto significa es a un voltaje más alto, puede dibujar un \ $ 0.74 \ mathrm {A} \ $ for \ $ 6 \ mathrm {\ space h} \ $ actual para esa capacidad de la batería - por lo que la salida la capacidad es \ $ 4.44 \ mathrm {Ah} \ $.

Nuevamente, esto no es una pérdida del convertidor; de hecho, con las pérdidas, el número sería menor. En cambio, tiene que ver con el hecho de que está sacrificando la capacidad de corriente para obtener una ganancia de voltaje, que es como funciona un convertidor elevador. Si este no fuera el caso, entonces habría inventado la energía libre.

Esencialmente a un voltaje más alto, la energía entregada por cada unidad de carga \ $ \ left (\ mathrm {V} = \ mathrm {J} / \ mathrm {C} \ right) \ $ es mayor, por lo tanto, a un voltaje más alto pero una corriente más baja, todavía estás entregando la misma energía.

El truco de marketing, como la capacidad del disco duro es la base 2 en un sistema operativo, mientras que los fabricantes establecen el tamaño en la base 10 (gibibyte vs gigabyte). La capacidad en mAh es la capacidad bruta de la batería, antes de cualquier pérdida del regulador. La batería sin procesar en el paquete de baterías USB es típicamente una Lipo de 3.7V. Como tal, 22.2 Wh / 3.7 V = 6 Ah (6000 mAh). En la figura 80% de eficiencia, vería 22.2 Wh * .8 = 17.76 Wh en la salida de 5V, dando 17.76 Wh / 5V = 3.55Ah, sin ajustar para el rango de voltaje de Lipo o cualquiera (si tiene suerte) bajo protección de voltaje.

Has jugado con tácticas de marketing estándar para el consumidor.

  

Noté que en la caja, decía que estaba clasificado para 6000 mAh. La propia batería decía 22.2 Wh, y que el voltaje de salida era de 5V DC. Convertir eso de nuevo a mAh fue: (22.2 / 5) x 1000 = 4,400 mAh. ¡Alrededor del 75% de los 6,000 mAh impresos en la caja!

Hay dos partes en la "batería". La primera es la célula interna, generalmente una variante de la química de los iones de litio. El segundo es un convertidor elevador para cambiar el voltaje de esa celda a la salida de 5V que necesita.

Las especificaciones que está citando se refieren solo a la celda, no a la salida del regulador.

Entonces, la celda en sí misma es una celda de 6,000 mAH y puede contener 22.2Wh de energía cuando está completamente cargada y nueva.

Dado que P = I * V podemos encontrar el voltaje de la celda: V = P / I - > V = 22.2 / 6.000 - > %código%.

3.7V es un voltaje común para las células de química de litio. Así que el paquete de marketing está proclamando la capacidad real de la batería. Esto es bueno para los consumidores porque, independientemente de la salida del regulador de voltaje, la capacidad es comparable entre dispositivos.

Tenga en cuenta que la salida de 5 V del regulador nunca entra en la imagen para estas especificaciones, solo el voltaje de la celda (que puede variar según la química exacta). Aún puede comparar dos paquetes utilizando la clasificación de vatios-hora para la capacidad, y en menor grado la calificación de mAH, y encontrar cuál contiene más energía.