手機充電器的工作原理

剛好前段時間拆了兩個充電器，看下里面的電路就明白了。鑒于網(wǎng)絡(luò)上不明真相出來誤導(dǎo)人的特別多，很多網(wǎng)站竟然還有文章說手機充電器里沒有變壓器隔離的。因此簡單說下手機充電器的工作原理。

圖1： 開關(guān)式手機充電器拆機圖

上面是我手頭一個山寨充電器的拆機圖，沒錯，這是個山寨充電器，5V1A，不到10元買的，拆了之后發(fā)現(xiàn)做工還是可以的，下文上其他相關(guān)圖片，不算是太坑爹的山寨。

山寨充電器的電路和正規(guī)的多數(shù)都差不多，個別坑爹的山寨可能沒有反饋和保護，用的元件質(zhì)量差或者壓根就是拆機件，同事還存在參數(shù)虛標(biāo)的問題，下面就結(jié)合這個充電器的拆機圖簡要說下原理。

為啥現(xiàn)在手機充電器可以做的那么?。?/h3>

很多人稍微對電子有了解的人都記得傳統(tǒng)大個頭的變壓器，通過變壓器原副邊線圈繞組的匝數(shù)比來實現(xiàn)交流電壓的變換，然后通過橋式整流，穩(wěn)壓濾波，甚至通過穩(wěn)壓芯片來實現(xiàn)恒定的電壓輸出。

 

圖2 傳統(tǒng)的充電器和變壓器

 

傳統(tǒng)的充電器很大的一個問題是，變壓器必須做的很大，電能是轉(zhuǎn)換成磁能進行傳遞，要想能夠傳遞足夠功率的電能就需要更多的匝數(shù)來產(chǎn)生足夠的磁能，從而完成大功率的電壓變換。所以要求輸出的電流越大，對變壓器的個頭就得越大。

那為什么現(xiàn)在的充電器可以做的那么小呢？蘋果的綠點充電器非常迷你，又是什么樣的原理呢？這就是開關(guān)型電源的優(yōu)勢所在了，請參考圖1中的充電器內(nèi)部圖，絕大多數(shù)的充電器基本原理都是一致的，因此我就用這個圖來做統(tǒng)一說明。

首先，開關(guān)型電源也是有變壓器的，無論是手機充電器還是電腦的開關(guān)電源， 這個在圖中已經(jīng)注明，那么為什么和傳統(tǒng)的變壓器相比這個變壓器可以那么小呢？前面說過，變壓器室通過電磁轉(zhuǎn)換來傳遞能量，而在電流一定的情況下電流轉(zhuǎn)換為電磁能量主要有兩個因素，意識線圈匝數(shù)，而是交流電的頻率，傳統(tǒng)變壓器由于市電50Hz的固定頻率，為了傳遞更大的功率，只能來改變匝數(shù)，所以功率越大，變壓器個頭越大。而開關(guān)電源通過提高變壓器上交流電的頻率可以使得變壓器在滿足功率要求的情況下保持較小的體積，這個特點非常符合現(xiàn)代電子設(shè)備的需求。因此現(xiàn)在的手機充電器中仍然是有變壓器的，不同的是高頻變壓器，相同的是輸出端和220V電仍然是通過電磁隔離的。那些說開關(guān)型手機充電器沒有變壓器室直接的電氣連接的純屬誤導(dǎo)。

通過上面的分析，我們就可以知道這類充電器的工作原理了。對200V交流電進行整流，圖1中的山寨變壓器使用了4個二極管組成橋式整流（部分坑爹的山寨只有一個二極管，是半邊整流，二極管旁邊的大功率電阻用于保護），整流后得到了高壓直流電，高壓直流電經(jīng)過開關(guān)管（多數(shù)是三極管，如13003等）的導(dǎo)通與截止變?yōu)楦哳l交流電，開關(guān)管導(dǎo)通與截止的時間能夠根據(jù)取樣電壓反饋來進行控制，從而保證恒定的電壓輸出。部分好一點的在副邊的輸出端也有反饋，就如圖1中的，有一個基準電壓源（多數(shù)用的TL431)一旦發(fā)現(xiàn)輸出異常，可以通過光耦（通過光完成信號傳遞，同樣是沒有電氣連接的）反饋到原邊（高壓側(cè)）實現(xiàn)保護。

手機充電器發(fā)生危險的原因有哪些？

前面做了簡單的分析，可見正常使用的情況下基本上是沒啥危險性可言的，那么可能發(fā)生危險的情況有哪些呢？

1、手機充電器的小型化趨勢非常明顯，和傳統(tǒng)大個頭的變壓器相比，現(xiàn)在的充電器多使用了開關(guān)電源，取而代之的是體積非常小的高頻變壓器，而部分做的比較好的充電器還帶有輸出反饋，輸出反饋多數(shù)是通過光耦等器件。這里值說明一點，無論是高頻變壓器還是光耦反饋一個是電磁隔離一個是光隔離，都是沒有電器連接的，即使變壓器或者其他元件燒壞，正常情況下220V電源不會串到手機這邊來。發(fā)生被電死這種情形，最有可能的情況是充電器進水導(dǎo)致電路短路。 
2、充電器損壞，最多的是兩種情況，第一種是爆電容，這個動靜比較大，由于是開關(guān)式電壓調(diào)節(jié)，一旦這部分電路有問題，電壓不正常，最直接的就是爆電容。第二是爆變壓器，這多是負載引起，由于多數(shù)充電器虛標(biāo)，多數(shù)還沒有反饋和保護電路，變壓器爆掉就非常常見。只要不進水不損壞，這兩種一般對人沒有太大危險，但是由于很多充電器小型化，高壓和低壓靠的很近，很多充電器里面有沒有充分的物理隔離，爆個電容這種能量很容易導(dǎo)致里面的元件錯位、粘連從而造成危險。 
3、無論哪個牌子，多數(shù)充電器都是國產(chǎn)的，充電器本身沒啥技術(shù)含量，制約的最大因素還是成本，而電流虛標(biāo)幾乎是所有山寨充電器的共性，即使在淘寶上去買原裝，多數(shù)情況下也很難買到正品，所以我一般會買Palm HP 微軟等過時產(chǎn)品的充電器，十幾塊的價格，卻是一線產(chǎn)品的質(zhì)量，其他充電器方便拆機的我會先拆開看看有個底。 
4、充電器不一定買原裝，但是一定要買正規(guī)的，普通只能手機一定要1A以上的電流輸出，iPad等平板電腦一定要買2A急以上的電流輸出的。大電流的充電器可以用在小電流的設(shè)備上，所以iPad的2A的充電器沖1A的iPhone和其他手機都是沒有問題的。 
5、電腦的USB輸出只有500mA，所以現(xiàn)在的的手機都有一個檢測功能，通過檢測USB D+、D-兩根線中間的的電阻來判斷是連接電腦還是USB，所有有的充電器中沒有這個電阻，在安卓手機電池中就會顯示USB而不是交流電，影響充電速度，這個需要注意。

好了，先總結(jié)那么多，希望對需要的人有所幫助。