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Jashi's ROOM

2011.10.02
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カテゴリ:Galaxy S2
■Galaxy S2やiPhoneなどの充電モードと充電アダプター

今回は以前の記事、「galaxy S2購入 #18 Galaxy S2には2つの充電モードがある」、および「スマートフォンなどで使うシガライターUSBチャージャー 3種類のテスト」、この2つの続編になる。

Galaxy S2にある「AC充電モード」「USB充電モード」について調べたところ新たにわかったこと、先の3つのシガライターUSBチャージャーの回路や性能を比較することでGalaxy S2での動作を調べた。さらに、iPhoneやiPodの充電に関することも上げてみる。

■Galaxy S2の「AC充電モード」と「USB充電モード」の違いと注意点

先だって、microUSBコネクタと標準のUSBコネクタとを半田付けし、+5Vのところを切断してテスターを接続できるストレート接続のケーブルを製作した。切断したのは、ここにテスターを接続して電流を測れるようにするためである。この状態で充電すると「USB充電モード」となる。


また、Galaxy S2の場合は、D+とD-をGalaxy S2側の信号をショートすれば「AC充電モード」になるので、次のような結線のケーブルも製作。(実際には、上記のケーブルを半田付けしなおしただけだが・・)


これでGalaxy S2に流れる電流が計測できるケーブルができた。バッテリー残量が少ない状態の2つのバッテリー、および100%充電された充電されたバッテリーを用意、上記の2種類のケーブルによりノートPCとGalaxy S2とを接続した。このとき、Galaxy S2の電源がONとOFFのときの電流を計測する。まとめた表は以下のもの。


Galaxy S2は、AC充電モードは0.65A(650mA)で充電される。最大が0.65Aしか流れないので、大容量のACアダプターを使用しても意味がない。純正のFORM充電アダプタ01/02が700mAの出力なのが納得できる。1650mAHのバッテリーの充電時間は、単純計算で1650/650=2.54、2時間30分ほどかかることにある。これは充電電流が一定とした場合であり、ロスも含めると後で述べる理由でもっとかかる。


USB充電モードは0.40Aで充電される。充電時間は、単純計算で1650/400=4/125、4時間少々かかる。これも実際はもっとかかる。


急速に充電するためにはAC充電モードにする必要がある。ただし、PCのUSB2.0のインターフェースは500mAの供給能力(USB3.0は900mA)しかないので、USB充電モードで行う方が無難だろう。実際にはそれ以上供給できるものも私の例のようにあると思われるが、特に旧型のPCではAC充電モードで接続すると、供給付属となり故障の原因となる可能性もある。

充電完了時、Galaxy S2は「充電ケーブルを取り外してください」のたぐいのメッセージを出すので、そのままでは過充電になるのかと思った。しかし、電源OFFでは電流は流れないので過充電にならないようだ

ただし、満充電状態でゲームなど負荷の多いゲームをすると、AC充電モード時に0.5A台の電流を充電以外使う。USB充電モードで同じように負荷がかかると、0.40Aまでしか受け付けないので、充電ケーブルを接続していてもバッテリーが放電することが考えられる

なお、充電器の出力電流が高くても充電時間は同じ。早くなったとすれば充電器にAC充電モードにする回路が入っているのを勘違いしている。

■3つのシガライターUSBチャージャーをさらに比較



・3種類のシガライターUSBチャージャーの充電電流

3つのシガライター用USBチャージャー。100円ショップmeetsで105円で購入したもので500mA出力表記(?)のもの、eBayで香港から送料込み117円で購入した1000mA出力表記の「TX013」、購入時送料込み705円だったPLANEX社「PL-UC04-CCSP」(1200mA出力表記)、これらの充電電流を調べてみた。

バッテリー残量が少ない状態の2つのバッテリー、および95%充電された充電されたバッテリーを用意、上記のUSBケーブルにより上記の3つのUSBチャージャーとGalaxy S2とを接続した。USBチャージャーには安定化電源から13.5Vを供給。このとき、Galaxy S2の電源がONとOFFのときの電流を計測する。まとめた表は以下のもの。


3つのチャージャーとも、後で述べるチャージャーの回路により、AC充電モードで動作。残量の少ないバッテリーの充電電流は、電源がON/OFF関係なく0.65Aで充電する。

meetsのものは、しばらく使っていると相当発熱し充電電流が低下するので、Galaxy S2で使うには不安がある。チャージャーかケーブルを改造してUSB充電モードで使うのが無難なようだ。

eBayのものは、相当発熱するが充電電流は低下しない。meetsのものと同様に、Galaxy S2で使うには不安があるので、そのまま使うのはやめた方がよさそうだ。

PLANEXのものは、さすが1200mA出力表記があるだけ、発熱も少なく安定して使える

また、バッテリー残量95%のときだが、充電電流は一定ではなく、充電終わり頃は電流が少なくなっている。電源ONのときの値は、Galaxy S2の動作状態によってことなるので参考までに。先にUSB充電モードで0.40A、AC充電モードで0.65Aで充電したら満充電になるにはと計算したが、満充電に近づくと充電電流が少なくなるため、実際にはもっと時間がかかることがわかる。

・充電モードにするための回路

前回の記事「スマートフォンなどで使うシガライターUSBチャージャー 3種類のテスト」の中で、これら3つの回路図を表してみた。USB側につながる抵抗の回路図だけ抜き出してみた。


図(1)は、XPERIAなどのスマートフォンを充電モードにするための結線。Galaxy S2では細工をしなくても「USB充電モード」になるので、この結線は「AC充電モード」にするためのものになる。iPhoneでは条件が良いと充電モード?

図(2)は、さらに抵抗でプルアップした結線。Galaxy S2には関係ないが、これでiPhoneは充電モードになることもあるらしい。

図(3)は、eBayで購入した「TX013」のUSB部分の回路。抵抗2本で5Vの電圧を分圧して2.0Vを作り出しD-とD+に接続している。iPhoneは、D-とD+に2.0Vを加えると500mAでの充電モードになる。本来はD-とD+は独立して2.0Vを加えるのだが、これもありなのだろう。TX013は1000mA表記だが、それほどの能力はないと思われる。Galaxy S2ではこの回路によりAC充電モードで動作。

図(4)は、meetsの充電器のUSB部分の回路。抵抗2本で2.0Vに分圧したものが2回路分あり、それぞれD-とD+に接続。これもiPhoneに対応するため。Galaxy S2ではこの回路によりAC充電モードで動作。

図(5)は、PLANEXの充電器のUSB部分の回路。D-には2.8Vを、D+には2.0Vを、それぞれ抵抗で分圧して加えている。これもiPhoneに対応するもので、D-に2.8Vを加えることで急速充電が可能となっている。PLANEXのチャージャーはさすが1200mA出力ができるために、iPhoneでの急速充電モードに対応しているのだろう。Galaxy S2ではこの回路によりAC充電モードで動作。

以上の回路をもつチャージャーは、iPhone対応にするためだが、逆にGalaxy S2では電流容量の少ないチャージャーでは0.65Aを流そうとするので、定格を越えて充電しようとするので、動作不安定になるので注意

■セリアのUSB充電用電池ボックスでGalaxy S2を充電

100円ショップで売られているセリアのUSB充電用電池ボックスを使い、Galaxy S2を充電できるか確認してみた。これは単三電池2本から昇圧させて充電に必要な5V作り、USBポートに供給できるようになっている。


ダイソーのアルカリ電池2本を入れて、残量22%のバッテリーを入れたGalaxy S2を接続して電流を計測すると0.31A(電圧は測り忘れ)。充電モードを確認すると「AC充電モード」となっていたので、上で述べた充電モード用の回路が組み込まれているようだ(分解していないので詳細は未確認)。


数分後、0.24A(電圧4.26V)で24%までバッテリーは回復。この低い電圧でも充電されるものだと関心した。さらに1時間後、28%まで回復していた。

PSP、特に初期のPSP1000では、充電の電圧にシビアで、電圧がこれほど低下すると充電されなくなる。特に接続するケーブルが細ければ抵抗化して、電圧が低下して充電されなくなる。Galaxy S2は、5V以下でも充電されるようなので、細い芯線の100円ショップのケーブルでも問題なさそうだ。

5時間後に確認すると、充電されるどころかバッテリー残量は数%まで下がっていた。

この充電用電池ボックスは、Galaxy S2ではあくまでも緊急用で、しっかり充電できない。また、充電モードが「AC充電モード」となっるような回路になっている点が問題で、電流を多めに流そうとしていることから充電もあまりできないのかもしれない。電池ボックスかケーブルの改造でどうなるか、今後追試する予定だ。

■あとがき

本来、3つか4つに分けて書く記事をまとめてしまったために無理がある構成となった。

3つのライターシガライターUSBチャージャーの続編、Galaxy S2の充電モードの続編、そして電池USBチャージャーとして新規に、さらにもろもろのこと。いっぱい書いているために自分が見ても焦点がぼやけている。

本当は、それぞれ独立した記事として暖めていたものだが、その中にGalaxy S2の充電に関して新しいことがいくつもわかったため、あえて一気に書いてしまった。

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Last updated  2012.06.25 00:54:35
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