快充协议升级！充电器材料设计如何突破跌落与滚筒跌落测试难题？

3月29日，由充电头网主办的2022（春季）充电展同期活动之一“USB PD&Type-C亚洲大会”于线上成功召开。来自快充电源行业多位技术专家，围绕快充电源小体积、高集成、PD3.1、大功率、多接口、高效率等热门话题，展开精彩讨论。其中，博威合金技术市场部经理陈永力博士带来了《欧规充电器用PlugMax系列铜合金》主题演讲。
演讲亮点随着USB PD充电协议不断更新升级，充电器的输出功率不断提高，充电器的体积和重量不断增大，在跌落测试和滚筒跌落测试中面临更大测试挑战。尤其是欧规充电器，对于插头材料的性能，特别对力学性能提出更高要求。针对充电器插头材料，博威合金分享了PlugMax系列材料选型方案。

充电器材料的技术要求除了满足USB PD3.1快充标准，欧规充电器被要求通过IEC 62368-1标准下的跌落测试和VDE 0620-2-1规定的滚筒跌落测试。
△博威合金：数百款不同功率的充电器重量在IEC 62368-1标准下的跌落测试（即机械性能测试），要求充电器从1米高度下，按最不利的方向跌落3次。而跌落时受到的冲击力与重量成正比，即充电器功率越大，重量越大，跌落时受到的冲击力越大。插头作为充电器凸出在外的部件，如插头材料强度不足，在跌落时易发生弯曲，甚至断裂，则被认为充电器质量不达标。
△跌落时发生弯曲此外，欧规充电器还需通过滚筒跌落测试。该测试要求充电器在0.5米高度下，按其重量，在滚筒中反复进行随机跌落测试。安规标准规定，100克以下，100-200克，200克以上充电器，分别需通过1000次，500次和100次的滚筒跌落测试挑战。而这样的测试，对充电器插头材料提出了更为严苛的性能要求。以往，厂商多用锡青铜、不锈钢来生产插头。然而，锡青铜和不锈钢切削效率低，易缠屑，加工成本极高。与此同时，两者导电低，尤其是不锈钢，导电率不到纯铜的5%。在大功率充电过程中，极易因温升过高，引发火灾。针对以上难点，博威合金开发了无铅环保的插头专用铜合金PlugMax系列。

PlugMax系列合金，解决设计难题

PlugMax系列合金无铅、无铍，完全符合包括欧盟RoHS法令在内的各国环保合金要求。

△材料性能对比图，气泡大小代表切削性能的相对高低
01 高强度PlugMax10与PlugMax11

高强度PlugMax10、PlugMax11具有高弹性抗弯曲、导电率良好、耐腐蚀等性能，解决了大功率充电器插头面对跌落测试出现弯曲的问题。

无铍高弹PlugMax10：超高的强度与良好的导电性能，强度媲美铍铜C17200/CuBe2，可通过高达350克欧规充电器的滚筒跌落测试。

高导易切削PlugMax11：比不锈钢、磷青铜的强度更高，导电性能更加优异，切削性能也更高。它的切削不易缠绕在零部件上，对刀具磨损小，具有更少的刀具修磨次数和调机次数，能够显著降低加工成本。根据使用经验，PlugMax11普遍适用于重量小于200克的中等功率的充电器。

02无铅易切削PlugMax12、PlugMax15合金PlugMax12跟PlugMax15具有无铅环保、易车削成型、成本相对较低等综合优势，满足了充电器插头行业推广无铅产品，同时保持较好的加工效率和较低成本等需求。

PlugMax12跟PlugMax15的力学性能略优于铅黄铜C3604，导电率则与铅黄铜相当。它的切削性能与铅黄铜非常接近。这些合金可以满足普通充电器的使用要求。一般适用于重量80克以下，功率30瓦以下的充电器。