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如何开发一个能拯救银河系的充电器

DLGG创客DIY 2020-08-09 11:33 发文


吴工主业是做电源的。每次千辛万苦地做出一个产品,兴高采烈地拿到客户那里介绍

客户却总是一副见多识广不以为然的样子…


 

吴工想扭转这一局面,决定拿同事设计的一款充电器改造一下。这个产品是2017年面世,是当时世界上最小的60w充电器。




为什么电源做小这么难呢?


为了能普及一下电源知识,兼顾文理科观众的欣赏能力和知识层次,吴工画了个通俗易懂的教程,因为公司也没有给预算,纯粹是吴工自干五行为,画风粗糙还请见谅了。


学过高中物理的朋友都知道,墙上插座的电是220v50hz。




50hz的意思就是它从高到低,再从低到高,每秒钟重复50次。



那么问题来了,我们手机笔记本充电,只要5v到20v的直流电压, 220v太高了,怎么办?
 


 如果用变压器把220v50hz频率的电压变成低的电压,那么变压器1秒钟只能传递50次能量


如果让变压器工作频率地更快一点,那么变压器每次工作只要传递很少的能量就可以了,变压器就能变小,充电器也能变小了。
 


这看起来很完美,但是能量的传递每送一次总会有些损失,工作次数越多,丢的也越多。




这些多余的损耗会变成热散发出去,效率会变差,电源体积反而不能缩小,因为没有足够的面积去散热了。
 



 于是工程师设计出各种线路去减少损失。
 


或者升级成性能更好的器件,提高效率。


这样看起来好像能解决效率问题了,满负荷工作充电器也不会太烫了。


但是在待机休眠的时候又出了问题,虽然这时候不会发热了,可电源仍然按照很高的频率辛勤工作着,效率会很低

  


也许您可能不在乎那点电费,但是国家都有对待机功耗都有要求,如果超过要求,是不能卖的。


于是工程师又设计了新电路,让充电器在设备休眠的时候间歇性的工作,减少损耗。


但是问题又来了,间歇性的工作会产生噪音,容易被人耳接收到,影响用户体验。

工程师还要想方设法减少噪音分贝……


解决完以上这些问题还有别的问题……

比方说,因为工作频率高,器件太给力,常常有能量会跑到临近家用电器上,严重的时候会干扰到老王家的和睦
 


这也是国家法规不允许的,

于是工程师又得在电源里面加上叫做滤波器的东西去挡住出墙的能量

这又让传递的通路变得坎坷不平,电源效率又要降低了

 
工程师要解决的问题还有很多很多,所以做一个短小轻薄的电源实在不是件容易的事情。
 


等到工程师在实验室好不容易攒出一台各个性能都不错的样机的时候,噩梦才刚开始……


做一个真正的台达电源产品,还必须去工厂试产。




 
试产的产品要被进行测试打分通关,总共三关,他们就是形影不离的EVT,DVT,PVT 三兄弟!
工程验证,设计验证,生产验证。



每个阶段会聚集十几个部门的各路高手给产品打分。



 
EVT分数过了才能到DVT, 分数不过就再改设计然后去工厂回炉改造。
 
没有工程师能一次就达到PVT的分数,只有痛不欲生近乎扒皮脱骨才能打通任督二脉实现量产,这时间少则大半年,多则数年。
 


十几门派上千个测试里面,太专业的测试大家也不懂,那么吴工挑个简单的,介绍下产品落地测试的内容:
测试1, 10cm的高度,电源的6个面轮流朝下,每个面50次,一共300次,产品不能坏。
测试2, 120cm的高度,电源的6个面轮流朝下,每个面1次,一共6次,产品不能坏。
简单来说就是这样


 
当你幸运的(不太可能地)通过了这些测试,以为一切都结束的时候,
测试3, 滚筒测试,就是让电源翻滚着升到50cm的高度,不确定哪个面朝下,随机扔72次。产品不能坏
简单来说就是这样:
 


 

   


啪!

 


 现在氮化镓这个新兴器件成了网红,好像充电器不带个氮化镓三个字就像是英伦别墅门口没有配个带伦敦腔的管家说“霉哎害尔普油?“
台达这款电源用的只是普通的元器件,好像没有跟上潮流。但其实反过来想,任何器件都是为了性能服务的,聚贤庄一战中,萧峰用了一套平常的太祖长拳力克各大派300多名高手,难道不是更显得功力深厚吗?


 
画了这么多,这时候可能有观众朋友可能要问


对不起,吴工也不清楚,不是因为公司没有给吴工广告费,而是因为价格有点点贵



既然这个电源并没有用上高档器材,但是为什么价格还比别人高呢?这是因为:


1,测试项目太多,造成生产成本比较高。


2,台达自己品牌的电源并没有自己直营店,需要经过渠道商,零售商... 层层盘剥...  要想真的价格接地气,还是得




吴工一直觉得做产品不是做电子竞赛,不是比哪一项能得第一,而是比谁的短板最少。

设计产品是个不断妥协折中又要保持特色的艺术。



光说不练假把式,差点忘记主题是手工了


如前文所述,吴工的目的是要震慑客户。客户大都是美国人,星球大战对他们来说就是86版的西游记。吴工挑了个身材最合适改造成电源的人物-D2-R2


又如前文所述,因为公司也没有给预算,自干五也是有经济压力的,在淘宝上挑了个价值10元的D2-R2


虽然这个机器人不大,但是要容纳世界上最小的60w电源,已经足够大了


切开外壳



底部挖掉,大小正好能容纳60w 的折叠插头


大小正合适。


这里要啰嗦一句,业界标称电源的体积是只算长方体部分,不算突出来的插头的,所以大家为了争我是最小,插头大多不是折叠的,如下面两款。虽然用户拿着戳手,但是可以号称自己体积最小。


而台达的产品,没有投机取巧,从开始定位就选择了一条自虐的道路,即便拼上插头折叠空间也是要世界最小。



吴工觉得这款10块钱的R2D2 虽然买不了吃亏买不了上当,但是颜色涂得渣了点,配不上世界最小的充电器。

于是重新上了色


先是头盔部分,把原来蓝颜料磨掉



喷笔是同事们送吴工的生日礼物,打响了第一枪!上宝蓝色!



接下来把蓝色部分遮住,喷涂亮银色。

撕掉胶布 再把细节修正一下。


身体和腿也是类似的流程,不再赘述了。




比对一下之前迪斯尼拍的照片,吴工觉得还不够脏...




作旧!


接下来就要把充电器放入机器人身体了,问同事要了个没有外壳的成品。


这款产品的USB 口是朝上的,但是装入机器人身体以后,就被盖住了,所以还得把USB口改在侧边。


怎么能转90度呢?  吴工在淘宝上买了USB 转接小板


TYPE C 的USB 口一共有24根引脚,但是充电的话,其实只要一对信号线 (告诉充电器是否用5v充电还是用20v 快速充电),和一对走大电流的正负功率线。所以这块转接板只从24个引脚里面拉出来4个端点。


吴工以为只要简单的联上信号线和功率线就可以了... 但是隔行如隔山,吴工只做过电源没有做过电源线, 失败了,没有输出。


吴工想是不是因为这个转接拉出来的引脚太少了?


于是吴工又买了24个引脚都拉出来的小板,用了个笨办法,把所有的引脚都焊上线...


但是隔行如隔山,吴工又失败了,还是没输出。


吴工猜想真正的USB线上可能还有别的器件,裸板上可能缺少这些器件。所以就算连通了也么有输出。但是查资料也不知道问题在哪里


工程师的使命就是解决问题的,虽然搞不懂,但是还可以曲线救国。吴工在淘宝发现还有这种转接头,不是裸板了!



就是有点费料...  吴工用了三个转接成功方向....



这次终于成功了!吴工总共买了4块转接版,3个转接头,3次运费... 才解决了这个问题,心疼不已....


在头盔上挖了连个洞,装上了LED灯。


这样就成功了!




和之前10块钱的兄弟比对下



吴工开始幻想有一天把他插到客户的接线板上充电的时候,如果客户再装出不以为然的样子,未免会演技浮夸了吧....




后记



吴工刚入行的时候,随一个大牛同事去台湾出差,刚好桌子有个台湾同事的产品。这位大牛同事拿起来端详许久,然后很不屑的冷笑说,这个电源是modify我的设计,但抄都不会抄。我用一个电阻搞定,他竟然用了三个串联!正好被旁边台湾同事听到了,他说你知不知道我三个低压电阻的价格加一起比你一个高压电阻还要低?

这三个电阻的故事连同三个小猪三个和尚的故事一样启蒙了刚当工程师不久的吴工。让吴工知道山外有山,永远不要妄议别人的设计。没有亲历过,你猜不透个中的巧妙,也不能体会其中的苦……


写这篇文章的时候,吴工正在收拾行李准备离开上海回到老家南京工作。回想在这个团队工作的十几年,大家未必是技术水平最高的但都是实实在在做每个产品,从未想过投机取巧。但是这样一个呕心沥血的产品,在网上却被不少外行不知道心怀什么目的地恶意攻击。

吴工做工程师十多年深深知道人艰不拆的规矩,愤愤不平想为同事翻个案,于是用零碎时间画了二十张插图完成此文,本想在离开上海前发个小文算作纪念下上海工作经历,不想琐事缠身完成的时候已经到了南京一周了……


希望还不算太晚


谢谢观赏

你点的每个在看,我都当成喜欢

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