Wie entwickelt man ein Ladegerät, das die Galaxie rettet?

Ingenieur Wu ist seit fast 20 Jahren Ingenieur. Von seinen Kollegen, Lieferanten und Kunden wird er oft „Ingenieur Wu“ genannt.

Obwohl der Chef zögerte, musste er den Titel aufgrund der öffentlichen Meinung nur widerwillig annehmen.

Das Hauptgeschäft von Herrn Wu sind Stromversorgungen. Jedes Mal, wenn ich mit großem Aufwand ein Produkt hergestellt habe, habe ich es den Kunden gerne vorgestellt ...

Die Kunden wirken immer gut informiert und nehmen das Ganze nicht ernst...

Ingenieur Wu wollte diesen Zustand umkehren und beschloss daher, ein von einem Kollegen entworfenes Ladegerät zu modifizieren.

Dieses Produkt wurde 2017 auf den Markt gebracht und war damals das kleinste 60-W-Ladegerät der Welt.

Um das Wissen über Stromversorgungen bekannter zu machen und jedem die Schwierigkeiten des Produktdesigns verständlich zu machen, wobei auch die Wertschätzungsfähigkeit und das Wissensniveau des Publikums aus den Geistes- und Naturwissenschaften berücksichtigt werden sollen,

Herr Wu hat ein leicht verständliches Tutorial erstellt. Da er kein professioneller Maler ist, verzeihen Sie mir bitte den groben Stil.

Freunde, die Physik in der Schule gelernt haben, wissen, dass die Stromspannung in der Steckdose 220 V 50 Hz beträgt.

50 Hz bedeutet, dass es von hoch nach niedrig und dann von niedrig nach hoch geht und sich 50 Mal pro Sekunde wiederholt.

Die Frage ist also: Wenn wir unsere Mobiltelefone und Laptops aufladen, benötigen wir nur eine Gleichspannung von 5 V bis 20 V. 220V ist zu hoch. Was sollen wir tun?

Ja, wir brauchen einen Transformator. Wenn der Transformator eine Spannung mit einer Frequenz von 220 V und 50 Hz in eine niedrigere Spannung umwandelt, überträgt der Transformator in 1 Sekunde 50 Mal Energie.

Wenn der Transformator mit einer höheren Frequenz arbeitet und die zu übertragende Gesamtenergie unverändert bleibt, muss der Transformator bei jedem Betrieb nur eine kleine Energiemenge übertragen. Der Transformator kann kleiner werden und auch das Ladegerät kann kleiner werden.

Dies scheint perfekt, aber bei jeder Energieübertragung kommt es immer zu einem gewissen Verlust. Je öfter es funktioniert, desto mehr geht verloren.

Diese zusätzlichen Verluste werden als Wärme abgeführt und der Wirkungsgrad nimmt ab. Eine Verkleinerung des Netzteils ist nicht möglich, da nicht genügend Fläche zur Wärmeableitung vorhanden ist.

Daher haben Ingenieure verschiedene Schaltkreise entwickelt, um die Verluste zu reduzieren.

Oder rüsten Sie auf Geräte mit besserer Leistung auf, um Abfall zu reduzieren und die Effizienz zu verbessern.

Obwohl diese die Komplexität und die Kosten der Schaltung erhöhen, verbessern sie die Effizienz und das Netzteil wird bei Volllast nicht heiß.

Doch es tauchen neue Probleme auf! Im Standby- oder Ruhezustand erzeugt das System zwar keine Wärme, das Netzteil arbeitet jedoch weiterhin mit hoher Frequenz und die Effizienz ist sehr gering.

Vielleicht sind Ihnen die Stromrechnungen egal, aber das Land hat Anforderungen an den Standby-Stromverbrauch. Übersteigt es den Bedarf, ist ein Verkauf nicht möglich.

Dies wiederum zwang die Ingenieure dazu, neue Schaltkreise zu entwickeln, die es dem Ladegerät ermöglichen, auch dann intermittierend zu arbeiten, wenn das Gerät inaktiv ist, wodurch die Verluste reduziert werden.

Aber das Problem tritt erneut auf. Durch unterbrochene Arbeit entstehen Geräusche, die vom menschlichen Ohr leicht wahrgenommen werden können und das Benutzererlebnis beeinträchtigen.

Ingenieure müssen außerdem Wege finden, den Lärmpegel in Dezibel zu reduzieren: Sie müssen dafür sorgen, dass die Frequenz intermittierender Arbeit nicht in den für das menschliche Ohr wahrnehmbaren Audiobereich fällt. den Energieverbrauch bei jeder Arbeit reduzieren; Kleber auf den Transformator auftragen usw.

Glaubst du, das ist es? Es gibt jedoch noch weitaus mehr Probleme ...

Beispielsweise fließt aufgrund der hohen Arbeitsfrequenz und zu intensiver Arbeit oft Energie in nahe gelegene Haushaltsgeräte und beeinträchtigt in schwerwiegenden Fällen die normale Arbeit anderer Personen.

Dies ist auch gemäß den nationalen, qualitätsverpflichtenden CCC-Vorschriften nicht zulässig.

Um die Energie des Ehebruchs zu blockieren, müssen Ingenieure der Stromversorgung einen sogenannten Filter hinzufügen, der sie blockiert.

Leider führt der Filter dazu, dass der Energieübertragungspfad voller Unebenheiten ist, was die Größe der Stromversorgung und den Wärmeverlust erhöht.

Daher müssen sich Ingenieure andere Methoden mit weniger Verlusten überlegen, beispielsweise das Auffinden einer Energie in der Stromversorgung mit entgegengesetzter Polarität zur ausgehenden Energie, sodass die ausgehende Energie auf dem Weg nach außen durch negative Energie zerstört wird. Reduzieren Sie die Verwendung von Filtern.

Natürlich ist das nicht einfach. Wenn die negative Energie, die Sie vorfinden, zu stark ist, wird sie die Hauptrolle übernehmen …

Es ist relativ einfach, ein oder zwei Einheiten im Labor herzustellen und die positiven und negativen Energien aufzuheben. Doch wie können wir die Konsistenz gewährleisten, wenn Zehntausende von Einheiten produziert werden?

Es gibt noch viele Probleme, die die Ingenieure lösen müssen. Bei der Herstellung eines Produkts geht es nicht darum, welches das beste ist, sondern welches die wenigsten Mängel aufweist. Schließlich ist die Herstellung von Produkten ein Prozess ständiger Kompromisse. Daher ist die Herstellung einer kurzen, leichten und dünnen Stromversorgung keine leichte Aufgabe.

Als die Ingenieure im Labor schließlich einige Prototypen mit guter Leistung zusammenbauten, hatte der Albtraum gerade erst begonnen …

Um ein echtes Delta-Netzteilprodukt herzustellen, müssen wir zur Probeproduktion in die Fabrik gehen.

Die probeweise hergestellten Produkte müssen drei Test- und Bewertungsstufen durchlaufen und sind die unzertrennlichen Brüder EVT, DVT und PVT!

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Technische Verifizierung, Designverifizierung, Produktionsverifizierung.

In jeder Phase kommen Experten aus mehr als einem Dutzend Abteilungen zusammen, um die Produkte zu bewerten.

Erst wenn der EVT-Score bestanden ist, kann mit dem DVT fortgefahren werden. Wenn die Punktzahl nicht erreicht wird, wird das Design geändert und anschließend neu entwickelt.

Kein begabter Ingenieur kann die PVT-Punktzahl auf Anhieb erreichen. Nur durch das Auferlegen unerträglicher Schmerzen und das beinahe Abschälen der Knochen kann man die Ren- und Du-Meridiane öffnen und eine Massenproduktion erreichen, was mindestens ein halbes Jahr und höchstens mehrere Jahre dauert.

Unter den Tausenden von Tests in Dutzenden von Schulen verstehen die Leute die allzu professionellen Tests nicht, also wählte Herr Wu einen einfachen aus und stellte den Inhalt des Produktfalltests vor:

Test 1: 10 cm hoch, mit den 6 Seiten des Netzteils abwechselnd nach unten zeigend, 50 Mal für jede Seite, insgesamt 300 Mal, das Produkt kann nicht beschädigt werden.

Test 2: In einer Höhe von 120 cm zeigen die sechs Seiten des Netzteils abwechselnd nach unten, einmal für jede Seite, insgesamt sechs Mal, und das Produkt kann nicht beschädigt werden.

Wenn Sie das Glück haben (was unwahrscheinlich ist), diese Tests zu bestehen und denken, alles sei vorbei, kommt der nächste Test!

Test 3: Rolltest, bei dem das Netzteil, ohne zu bestimmen, welche Seite nach unten zeigt, auf eine Höhe von 50 cm purzeln gelassen und 72 Mal zufällig geworfen wird. Das Produkt kann nicht beschädigt werden

Mittlerweile ist das neuartige Bauelement Galliumnitrid zu einer Internet-Berühmtheit geworden. Es scheint, dass ein Ladegerät ohne die drei Worte „Galliumnitrid“ genauso peinlich ist wie eine britische Villa ohne einen Butler mit Londoner Akzent an der Tür.

Als dieses Netzteil von Delta erstmals auf den Markt kam, waren darin nur gewöhnliche Komponenten verbaut und auf den ersten Blick schien es nicht mit dem Trend Schritt zu halten. Aber denken Sie eigentlich andersherum darüber nach. Bei jedem Gerät geht es um Leistung. Die Effizienz von Galliumnitrid nur mit gewöhnlichen Geräten zu erreichen, ist wie die Schlacht bei Juxianzhuang, wo Xiao Feng mit einem gewöhnlichen Satz Taizu Changquan über 300 Meister verschiedener großer Sekten besiegte. Zeigt das nicht, dass er über tiefere Fähigkeiten verfügt?

Es ist alles Gerede und keine Taten. Ich hätte fast vergessen, dass es darum geht, ein Ladegerät zu entwerfen, um die Galaxie zu retten.

Die Klienten von Herrn Wu sind überwiegend Amerikaner und für sie ist „Star Wars“ wie die 1986er-Version von „Die Reise nach Westen“. Ingenieur Wu möchte den kleinsten 60W der Welt in einen Star Wars-Roboter D2-R2 verwandeln. Dieser Roboter hat die Galaxie im Film schon oft vor Krisen gerettet und ist eine bekannte positive Figur.

Da ihm das Unternehmen kein Budget zur Verfügung stellte und er unter finanziellem Druck stand, kaufte er auf Taobao ein D2-R2-Modellspielzeug im Wert von 10 Yuan.

Obwohl dieser Roboter nicht groß ist, reicht er aus, um das kleinste 60-W-Netzteil der Welt aufzunehmen.

Schneiden Sie die Schale 👇

Der Boden ist ausgegraben und die Größe ist genau richtig, um einen 60-W-Klappstecker aufzunehmen👇

Eines muss ich hier sagen. Das branchenübliche Nennvolumen eines Netzteils zählt nur den rechteckigen Teil, nicht den hervorstehenden Stecker. Um im Wettbewerb um die kleinste Größe mithalten zu können, sind die Stecker fest und freiliegend, denn wenn sie gefaltet würden, würde etwas Volumen verschwendet. Obwohl der Benutzer die stechende Hand hält, kann er behaupten, die kleinste zu sein. Bei den Produkten von Delta gibt es keine Abkürzungen. Sie haben von Anfang an einen Weg der Selbstzerstörung gewählt. Selbst mit Stecker ist der Faltraum immer noch der kleinste der Welt.

Obwohl Sie mit dem Kauf dieses 10-Yuan-R2D2 nicht betrogen werden, ist die Lackierung etwas dürftig und er kann es nicht mit dem kleinsten Ladegerät der Welt aufnehmen.

Neu gestrichen 👇

Wenn ich es mit den Fotos vergleiche, die ich vorher bei Disney gemacht habe, finde ich, dass es nicht schmutzig genug ist …

Ein bisschen alt! 👇

Der nächste Schritt besteht darin, das Ladegerät in den Körper des Roboters einzusetzen. Ich habe bei einem Kollegen nach einem 60W Halbzeug ohne Schale gefragt.

Die folgende Beschreibung ist recht professionell. Obwohl Herr Wu versucht hat, es zu vereinfachen, ist er möglicherweise immer noch unbeabsichtigt Versailles. Laien können es gerne überspringen, wenn sie es nicht ertragen können, es zu lesen.

Im Bild oben ist das obere das herkömmliche 60-W-Netzteil und das untere unser miniaturisiertes 60-W-Netzteil.

Im Vergleich zum herkömmlichen 60-W-Ladegerät verfügt dieses Miniaturladegerät nur über den gleichen großen Kondensator und der Rest ist mehr als halb so groß.

Der Transformatorteil verwendet eine Leiterplatte, um die herkömmliche drahtgewickelte Struktur zu ersetzen. Die Transformatorspulen sind auf zehn Lagen Leiterplatten aufgezogen. Dies spart zwar Platz, bringt aber auch Herausforderungen mit sich: Erstens ist die Impedanz der Leiterplattenführung größer als die einer herkömmlichen Wicklung, was zu einem höheren Wärmeverlust führt. Zweitens weist die Leiterplatte eine mehrschichtige Struktur auf, und der Abstand zwischen den Spulen auf jeder Schicht ist gering und die Kontaktfläche groß. Freunde, die in der Schule Physik gelernt haben, erinnern sich vielleicht daran, dass die Kapazität zwischen zwei geladenen parallelen Platten umso größer ist, je größer die Kontaktfläche und je kleiner der Abstand zwischen ihnen ist. Auf diese Weise wird die Impedanz des Ausbreitungspfads elektromagnetischer Störungen kleiner, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, dass elektromagnetische Interferenzprobleme auftreten. Wenn der Abstand zwischen den einzelnen Spulenlagen vergrößert wird, erhöht sich die Streuinduktivität, was zu übermäßiger Energieverschwendung führt. Alle oben genannten Probleme erfordern von den Ingenieuren kontinuierliche Simulationen und Fehlerbehebungen, um die optimale Verdrahtungsmethode und die beste Stapelstruktur der zehnschichtigen Leiterplatte zu finden.

Zurück zum Thema: Ich habe online drei USB-Typ-C-Adapter gekauft. Nachdem ich sie ein paar Mal gedreht hatte, wechselte ich den Ausgangsanschluss von oben auf die Seite.

Im Film blinkt die Kontrollleuchte am D2-R2-Kopf. Es ist nicht schwierig, LED-Leuchten an einem Helm anzubringen, aber eine solche Modifikation erhöht den Standby-Stromverbrauch des Produkts. Nun, wir müssen die Stromrechnung von Herrn Wus Familie opfern, um die echte Szene im Film wiederherzustellen.

Ingenieur Wu konnte es kaum erwarten, den überraschten Gesichtsausdruck des Kunden zu sehen, doch unglücklicherweise brach die Epidemie aus, als Ingenieur Wu das coolste Netzteil der Galaxie fertiggestellt hatte. Jegliche Interaktion mit Kunden wurde auf unbestimmte Zeit eingestellt. Möglicherweise hat Herr Wu wieder etwas Sinnloses getan.

｜ Nachtrag ｜

Als Herr Wu zum ersten Mal in die Branche einstieg, unternahm er mit einem älteren Kollegen eine Geschäftsreise nach Taiwan. Zufällig lag ein Produkt des taiwanesischen Kollegen auf dem Tisch. Dieser wichtige Kollege nahm es in die Hand, betrachtete es lange und sagte dann höhnisch: „Dieses Netzteil ist eine Modifikation meines Designs, aber nicht einmal eine Kopie.“ Ich habe dafür eine Komponente verwendet und er hat drei verwendet! Mein Kollege hörte es zufällig und fragte mich: „Wussten Sie, dass der Preis von drei Niederspannungskomponenten zusammen günstiger ist als der von einer Hochspannungskomponente?“

Die Geschichte dieser drei Komponenten sowie die Geschichte der drei kleinen Schweinchen und drei Mönche inspirierten Herrn Wu, der gerade Ingenieur geworden war. Machen Sie Herrn Wu klar, dass es immer bessere Leute gibt, und kritisieren Sie niemals die Designs anderer Leute. Wer es nicht selbst erlebt hat, kann weder den Einfallsreichtum erraten noch die harte Arbeit verstehen ... Wenn ich auf die über zehn Jahre zurückblicke, die ich in diesem Team gearbeitet habe, ist vielleicht nicht jeder der technisch versierteste, aber alle arbeiten hart an jedem Produkt und haben nie daran gedacht, Abstriche zu machen. Allmählich wurden alle pessimistisch und glaubten nicht mehr an Glück oder Abkürzungen, sondern nur noch daran, dass sie früher oder später für ihre Taten bezahlen müssten. Ich erinnere mich, dass ein Ingenieur, der gerade in die Firma eingetreten war, Herrn Wu erzählte, dass seine Frau sich darüber beschwerte, dass er, seit er in der Firma arbeite, immer weniger fröhlich sei ... Als Herr Wu das hörte, zwirbelte er seinen Bart und sagte voller Freude: „Das haben Sie bereits geschafft!“