理论上的44W功率之差,苹果原装96W和140W充电器区别

2022-06-06 21:09发布

前言

插排上的充电器越来越多,但是似乎找到一根接口合适的线材就能充电,那为什么我们还需要这么多充电器呢?全球著名科技公司Apple旗下的产品众多,适配的充电器也是复杂繁多,每个看起来都一样,但又都不一样。


近期,充电头网的小伙伴对着不同功率的充电器使用产生疑惑,两个看起来一样的充电器拥有这不同功率,是不是就是真实的纸面参数差距呢?接下来我们就通过实测揭晓答案。


包装


两款充电器的白色简约包装盒除左上角印有产品功率外,没有任何区别,也是苹果一贯的包装风格。


外观


在外观设计上,两款充电器均是沿用苹果原装PD快速充电器的设计语言,纯白色的机身外壳采用左右合盖封装,侧面带有苹果LOGO雕刻,接口为双脚国标,均可替换国际插脚使用,出国旅行也十分方便。


接口


两款充电器均为单USB-C接口配置,位于上半部分。


性能参数


充电器底部均印有规格铭文。


96W充电器输入:100-240V~50/60Hz 1.5A


输出:5.2V3A、9V3A、15V3A、20.5V4.7A


140W充电器输入:100-240V~50/60Hz 2.0A


输出:5.2V3A、9V3A、15V5A、20.5V5A、28V5A。


体积重量


96W充电器尺寸约为 28.58×80.03×80.11mm,体积约为183.2cm³,以充电器功率96W计算,功率密度约为0.52W/cm³。


140W充电器尺寸约为 28.48×75.06×96.05mm,体积约为205.3cm³,以充电器功率140W计算,功率密度约为0.68W/cm³。



96W充电器单体重量约为297.6g,140W充电器单体重量约为276.6g,140W充电器虽然比96充电器体积更大一些,但重量更轻、功率密度更大。


协议测试

除支持自家产品外,探索未标注的其他快充协议,用户也可根据相关协议对不同设备进行充电。



使用 POWER-Z KT002能读取充电器协议信息,支持PD快充协议。



实测PDO报文方面,均支持5V3A、9V3A、15V3A和20V4.7A四组固定电压档位,但并不能读取140W输出功率的电压档位。


充电全程测试

为了更好的发挥出充电器的性能,此次选择的是为MacBook Pro 16 2021充电,以下是实测全程。



这是使用苹果96W和140W充电器为MacBook Pro 16 2021充电全程的曲线图,整体来看140W还是要更快一些。


半小时时间点,140W最快,充入56%的电量;1小时时间点,140W最快,充入87%的电量;完全充满,还是140W最快,耗时约1小时49分。


待机功耗测试

现如今,用户使用充电器为设备充电结束后,不再从插座拔掉已成为常态。很多读者都想知道充电器如果一直插在插座上是否浪费电,待机功耗测试环节就是为了解答这个问题。



将两款充电器在不同输入电压下的待机功耗数据制成柱状图,苹果96W充电器在220V 50Hz的空载功耗为0.114W,换算下来一年损耗的电能约为0.998KW·h,若市价电为0.6元/KW·h,则充电器一年的电费约为0.59元左右。


110V 60Hz时的空载功耗为0.092W,换算下来,一年损耗的电能约为0.80KW·h,若市价为0.6元/KW·h,则充电器一年的电费约为0.48元左右。


而苹果140W充电器在220V 50Hz的空载功耗为0.162W,换算下来一年损耗的电能约为1.41KW·h,若市价电为0.6元/KW·h,则充电器一年的电费约为0.84元左右。


110V 60Hz时的空载功耗为0.113W,换算下来,一年损耗的电能约为0.98KW·h,若市价为0.6元/KW·h,则充电器一年的电费约为0.58元左右。


转换效率测试

充电器本质上是一种转换设备,过程中会有损耗,以热量的形式散发出来。我们平时看充电器上面的参数输出100W或者65W是充电器可以为设备提供的最大输出功率,但充电器从插座上汲取的功率往往要更大一些,下面是两款充电器在220V 50Hz和110V 60Hz交流输入的情况下分别进行了转换效率测试,测试结果如下。



蓝色柱状图是苹果140W充电器。220V 50Hz下,将充电器在各个电压档位的输出功率拉满进行测试:四个档位测得插线板AC端输入功率和USB端输出功率,通过计算,可得充电器的转换效率从87.41%到93.34%不等。


黄色柱状图是苹果96W充电器。220V 50Hz下,将充电器在各个电压档位的输出功率拉满进行测试:四个档位测得插线板AC端输入功率和USB端输出功率,通过计算,可得充电器的转换效率从88.28%到92.67%不等。



再来看110V/60Hz的市电环境下,110V 60Hz下,苹果140W充电器的转换效率从88.95%到93.48%不等;苹果96W充电器的转换效率从88.49%到91.09%不等。


小结


转换效率可以反应出充电器的质量,从数据上来看百分比自然是越高越好。从上面的测试数据可以看出,两款充电器在多个功率输出时的效率达到了90%以上,这个效率在一些百瓦PD充电器的阵营里面都是排在前面的。联想到充电器的百瓦快充面向的是为笔记本电脑充电,对于用户来讲最直观的感受就是为笔记本充电的时候效率高,发热自然就低了。


纹波测试

由于充电器中采用开关电源,变压器次级输出的并非直流电,需要经过整流和电容滤波输出,也就是充电器输出会存在纹波。充电头网采用示波器测试充电器输出的纹波值,与国家标准进行比对,检测充电器的输出质量。纹波越低,充电器的输出质量就越高。



纹波测试分为空载(柱状图中Y轴电流为0A)和重载(柱状图中Y轴电流为非0A)两种。蓝色柱状图是苹果140W充电器。空载部分,充电器在220V 50Hz交流输入下,处于9V0A空载状态时纹波最高,为184mVp-p;处于20V0A空载状态时纹波最低,为92mVp-p。


黄色柱状图是苹果96W充电器。空载部分,充电器在220V 50Hz交流输入下,处于5V0A空载状态时纹波最高,为66mVp-p;处于20V0A空载状态时纹波最低,为38mVp-p。



再来看110V/60Hz市电环境下,蓝色柱状图是苹果140W充电器。充电器在110V 60Hz交流输入下,处于9V0A空载状态时纹波最高,为184mVp-p;处于5V0A空载状态时纹波最低,为94mVp-p。


黄色柱状图是苹果96W充电器。充电器在110V 60Hz交流输入下,处于5V0A空载状态时纹波最高,为52mVp-p;处于20V0A空载状态时纹波最低,为38mVp-p。


下面是两款充电器重载状态下的纹波测试数据。



蓝色柱状图是苹果140W充电器。重载部分,充电器在220V 50Hz交流输入下,处于20V4.7A输出状态时纹波最高,为36mVp-p;处于5V2A输出状态时纹波最低,为20mVp-p。


黄色柱状图是苹果96W充电器。重载部分,充电器在220V 50Hz交流输入下,处于5V3A输出状态时纹波最高,为56mVp-p;处于15V2A输出状态时纹波最低,为12mVp-p。



再来看110V/60Hz市电下的数据。蓝色柱状图是苹果140W充电器,充电器在110V 60Hz交流输入下,处于20V4.7A输出状态时纹波最高,为38mVp-p;处于5V2A和9V2A输出状态时纹波最低,为20mVp-p。


黄色柱状图是苹果96W充电器,充电器在110V 60Hz交流输入下,处于5V3A输出状态时纹波最高,为42mVp-p;处于15V2A输出状态时纹波最低,为14mVp-p。


小结


纹波数值越低,说明充电器的输出质量越高。从测试得到的数据来看,两款充电器的纹波数值非常低,说明充电器的输出质量是非常高的。


温度测试

前面提到充电器工作时会涉及到效率转换的问题,其中的损耗电量绝大多数以热量散发,所以充电器长时间工作的发热情况也是测试的重要一环。让两款充电器以20V4.7A 94W功率持续输出一小时,采集充电器表面温度,实验全程将充电器置于25°C恒温箱当中。


首先来看看在 220V50Hz 的市电环境下,两款充电器的温度表现。首先来看苹果96W充电器的温度情况。



1小时后使用热成像仪拍摄充电器两个侧面表面的最高温度为56.5℃。



另外两侧的最高温度为55.4℃。


再来看苹果140W氮化镓充电器的温度情况。



1小时后使用热成像仪拍摄充电器两个侧面表面的最高温度为49.7℃。



另外两侧的最高温度为49.1℃。



将两款充电器在220V/50Hz的市电环境下的温度数据整理到柱状图,同等功率下苹果140W充电器因为体积稍大一些,所以温度更低一些。


再看看 110V 60Hz 的市电环境下,两款充电器的温度表现。



首先来看苹果96W充电器。1小时后使用热成像仪拍摄充电器两侧表面的最高温度为53.3℃。



另外两侧的最高温度为56.7℃。



再来看苹果140WW氮化镓充电器。1小时后使用热成像仪拍摄充电器两侧表面的最高温度为52.2℃。



另外两侧的最高温度为52.8℃。



将110V/60Hz市电下,两款充电器的温度数据整理到柱状图中。其中苹果140W氮化镓充电器的温度最低,为52.2℃;最高温度为苹果96W充电器,为56.7℃。


充电头网总结

这两款充电器在外观方面,苹果沿用正白色的机身设计风格,可更换式折叠插脚;140W充电器的体积要大于96W充电器,但重量却比96W充电器少23g;功率密度方面,140W充电器以0.15W/cm³的差值优势胜出。



充电性能方面,96W和140W均支持PD快充协议,兼容iPhone、iPad、MacBook等智能设备快充;在220V50Hz市电下,两款充电器空载功耗差值为0.048W;两款充电器多个功率输出时转换效率在90%以上,差距不明显;虽有44W输出功率差距,但实测MacBook Pro 16 2021电量从0至100%用时却仅相差17分钟。


充电器质量方面,以纹波测试和温度测试展示两款充电器的输出质量,考虑到国际市电不同,测试220V50Hz和110V60Hz两种电压,在空载状态和重载状态下,波纹数值虽然都比较低,但96W充电器明显优于140W充电器;温度方面,140W充电器因为体积较大的因素,温度虽略优于96W充电器,但实际使用时,感知依旧不明显。


从整体来看,这两款苹果充电器纸面差距较大,但从外观到充电性能方面实测差距不明显,实际使用下的支持百瓦充电的笔记本设备,140W充电器全程速率较快,但充满电仅17分钟差值,需要用户对自身情况考量。性价比方面更推荐的是96W充电器,目前官网均有在售。