户外电源火爆，扒开看一看里面都有啥

我记得2021年的时候就开始关注户外电源这个行业了，刚刚接触锂电池的时候，就不止一次的想着用锂电池自己做一个可以在户外使用的电源设备。

同样的情景也发生在2010年的时候，那时智能手机还没有兴起，我们都还在使用诺基亚砸核桃的时候，因为每次出门都需要在包里放上一块备用电池，显得非常的累赘，我当时在五号线的北苑路北站还和彪哥讨论过这事，为什么不能有一种设备，类似小的时候带动Walkman的铅酸电池块一样，给手机供电呢？当时只是随便一说，也许是因为当时的手机还不够大，耗电量也远没有像今天这样一天都坚持不下来，很多想法也就是转瞬即逝了。

接触户外电源是从一个独角兽公司开始的，这家公司是原来大疆的电池团队出来创业的公司，找准了户外电源这个产品入口迅速崛起为疫情时代的独角兽科技公司，这让我一下子关注到了这个行业，在2021年，这东西在淘宝上的销量直接翻了三倍，国外的市场数据也是快速上升。

果不其然，就在2022年的时候，一众大大小小的公司涌入了这个行业，都想分一杯羹，这不小米也不例外，依托生态链的强大硬件资源，迅外地推出了一款。

轩哥认为这户外电源市场不见得会一直持续增长，从2021年的情形看，中国的锂电池行业发展迅速，已经是世界一哥的地位了，然后制造出来总归要有个出处和应用市场才行，汽车产业发展的相对来说已经比较饱和了，储能这块自然而然的就沦为了锂电池的第二个阵地，但这个储能和户外电源差别还是比较大的，不过小企业要想进军储能行业，确实也需要从一个简单的产品开始积累技术，一步一步的蚕食巨头的市场。

今天我们先来一起看看小米的户外电源内部都有哪些东西吧

小米的工业设计一直都是一种极简的风格，产品绝大部分是白色系的设计，户外电源也不例外，不管你是用在哪里，小米就是这么自信。

从面板上可以看的出来，这个户外电源的主要是一些对外供电的接口，中央一个按键用来启动电源的整个系统，在按键的两边分别是1C2A的供电设计，我猜测他之所以这样设计是因为在3C快充行业，很多设计都是这样的1C2A或者1A2C，这导致了很多芯片厂商推出了整体的单芯片解决方案，比如英集芯，智融等芯片厂商。于是小米在这块直接拿来就用，简化了这块的电源设计。

打开按键下面的保护盖，里面还藏着2个圆形的直流输出接口，这种圆形DC输出接口在国内的电子产品上已经很少见了，这是因为国内电子产品发展的确实快，对于USB接口从mini USB 到microUSB再到现在的USB-C接口，中国的电子产品是跟进标准接口最快的。但是这种接口在国外的电气设备上还比较常用。

最右边是一个类似车载输出接口，与其说类似不如说模拟出了一个车载12V接口，毕竟出去露营玩户外的，很多还是开车出去的，而他们在没有户外电源之前，很多户外设备都是支持车载的，于是这里预留一个车载输出接口，对于户外爱好者的一些老设备还是比较友好的。

户外电源的另一面面板是一个泛光的照明灯和四个AC的输出接口，这种AC接口也是更新了好几代，随着新国标的实施，规范了很多交流用电安全的问题，比如上图中的3+2复合插座，你看他是故意不对齐的。

另外，有没有发现，这四个AC面板是突出来的，本来是可以一套模具开出来的，但是这里似乎并没有这么做。这是因为每个国家的AC插头会有很多差异，缩小差异点，这样外圈大的面板模具就可以共用了，并且内部的装配也会简单很多，模块化更清晰。

同样打开下面的防护盖，里面还藏了两组充电的接口，最右面的AC输入接口很容易理解，而最左面的黄色一坨是不是看起来就有点奇怪了？

这个接插件其实还是很有名气的，首先兴起于无人机行业，然后被使用到了平衡车滑板车行业，现在又跑到了这里，我想说的是，这些设计师应该是同一拨人。

看另一端的接插件，又做了一层包胶的处理，就是不想重新开模做一个接插件。

接下来开拆。

电源没有接口面板的两侧是通风口，这里要做到既通风又防尘防水还是很难的，至少看起来小米这一款是既不防水也不防尘。风道两侧分别安装了两个风扇，一对用来吹，一对用来抽，加快内部对流的形成，把热量传递出来。

前后面板拆下来以后就可以看到大量的电子元器件了。

首先看一下简单一点的交流面板，它采用了两层PCBA叠在一起，其实就是为了把交流接口那一部分单独拎出来，这样出口到不通过国家的时候，就可以只对这一个PCBA进行变更，而不会影响到整体的结构和电子设计。

小米的物料选型还是相当良心的，至少不会像深圳那边的一些厂商，从接插件上一眼就能看出低端劣质的色彩。

另一面的直流面板上料就多了，从下半个开始看的话，可以很明显的看出之前我的猜测是正确的，他的1C2A接口采用了一套单芯片的方案，这种基本都是一个把typeC协议芯片和buck-boost调整电路和封在一起的芯片，可以从图中看到那两个黄色的电感周围分布着4个MOS管，这里就是这个buck-boost电路的储能部分。

buck-boost电路下面是两个圆形直流输出的电源电路，应该是一个普通的buck电路。

最上面的一个面板是显示屏部分，整个直流的输出以及电源系统的控制中心应该都是在面板上的这颗单片机上实现的。最上面的白色小模块是小米自家的蓝牙模块，周围打了一圈的胶来加固，这里这样处理一定是遇到过焊接不牢靠的情况，半孔工艺的模组焊接确实是比较容易出问题的地方，一方面模块的厚度偏厚，导致焊盘的爬锡高度不够，再加上模块有屏蔽壳，重量比较重，在跌落碰撞的情况下会导致半空焊盘的焊接点开焊，引起模组失效的故障。其实这里做一个阶梯钢网来提高焊接强度也是可以的，打胶的人工成本也不低。

从其他细节的地方也可看出，小米的这款电源设计中打胶的部分还是很多的，接插件部分都做了不同程度的加强加固，不过上图中XT60接口使用防水胶皮缠一圈让给整体设计丢分了。这地方一定不是为了防水，应该是加固防止接口脱开，不如在结构件上想办法做一下二次固定更美观和更具设计感。

板载接插件打胶我认为是合乎设计的，很多小型的接插件使用在户外产品上是不可靠的，他们往往追求体积小而失去了防水防脱抗震的设计，这部分打胶可以打打提高接插件部分的可靠性，但对于胶水的选择还是比较讲究的，如果流动性太强的话会导致胶水流入到针和弹片之间，固化后会讲弹片和针接触的部分胀开引起接触不良，这种情况往往发生在胶水固化之后，解决起来就很棘手了。

接下来这块板子是一套大的电源板，这套电源板的存在其实有点无奈，整个行业都是这么个系统架构，也就是电池的输出无法直接给直流接口面板供电，原因在于直流接口板上的各种USB相关接口电源芯片都无法支持到36V以上的输入电压。

对于TypeC的输出范围，最高是20V，因此注重USB充电部分的IC设计厂商没必要把芯片设计到超过30+V的输入电压，这只会导致芯片的效率降低。

但是对于户外电源这个设计就难办了，因为大容量的户外电源的电压几乎都要设计到48V以上，有的甚至到60V，那么就需要中间有一个电源转接板将48V的电压先转换到24V，然后再提供给直流接口板进行二次降压输出，因此这样架构的设计也导致了前面板上的Type-C接口都是单向的，他们无法支持双向给电池Pack进行充电。

看一眼背面，对PCB进行了开窗设计，裸露出更多的铜有利于散热，这块板子的设计从可制造性角度来看是很完美的，方方正正，一面贴片回流，一面直接波峰还顺带着将开窗部分的漏铜镀一层锡，既有利于散热，也有利于大电流流过。但是左边的两根线就让我大失所望了，为何偏偏留两根线手工焊接呢？

拆掉我们刚刚分析的几块板子，就剩下了上面看到这一坨了，这里面其实是非常重要的两个大件：逆变器和电池包。这幅图看去有一个绿色的磁环很引人瞩目，它加载了电池PACK和逆变器之间的直流线上，有没有发现交流输出上都没有磁环，反而在直流输入上加了磁环，这是怎么回事？

磁环主要用来处理产品的EMC问题，而对于EMI的辐射其实并不是看它是交流信号还是直流信号，而是要看电流，流过线路的电流的变化率，这一块的分析可以放到关于EMC的文章中讨论。

打开外面这一层黑色的塑胶壳后，居然露出来的是一块绿色的逆变器，这说明这块逆变器的PCBA不是紫米设计的，嘿嘿，我确实知道是谁设计的。

逆变器板主要其实分为两部分，一部分功率板，一部分控制板，这样做可以减小逆变器的整体体积。控制板主要是对功率板上的MOS或者IGBT等功率器件进行驱动控制，同时将功率板上的电压电流信号采样回来进行整个电源系统的调节。逆变器的原理是首先通过boost电路将电池电压泵压到220V的直流，然后再通过全桥电路进行逆变，有点类似电机或者变频器的控制，通过SVPWM将直流信号变成一个相差90度的双向正弦波信号。

逆变器的底层是一个散热板，用来给逆变器上面的功率器件进行散热，然后通过风扇对流系统将热量传送出去。

再拆开这一层散热片之后，就剩下了一个一个封的严严实实的电池PACK了，这一部分改天再分析吧，电池系统其实是相对独立的一个模块，这部分大部分厂商都是ODM的设计，一般会委托给欣旺达，德赛，博力威等pack厂商进行设计和生产。毕竟生产电池pack还是需要一些设备资产的投入。

本文完！