手機(jī)充電器的工作原理

剛好前段時(shí)間拆了兩個(gè)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(lái)誤導(dǎo)人的特別多，很多網(wǎng)站竟然還有文章說(shuō)手機(jī)充電器里沒(méi)有變壓器隔離的。因此簡(jiǎn)單說(shuō)下手機(jī)充電器的工作原理。

圖1： 開關(guān)式手機(jī)充電器拆機(jī)圖

上面是我手頭一個(gè)山寨充電器的拆機(jī)圖，沒(méi)錯(cuò)，這是個(gè)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(gè)別坑爹的山寨可能沒(méi)有反饋和保護(hù)，用的元件質(zhì)量差或者壓根就是拆機(jī)件，同事還存在參數(shù)虛標(biāo)的問(wèn)題，下面就結(jié)合這個(gè)充電器的拆機(jī)圖簡(jiǎn)要說(shuō)下原理。

為啥現(xiàn)在手機(jī)充電器可以做的那么??？

很多人稍微對(duì)電子有了解的人都記得傳統(tǒng)大個(gè)頭的變壓器，通過(guò)變壓器原副邊線圈繞組的匝數(shù)比來(lái)實(shí)現(xiàn)交流電壓的變換，然后通過(guò)橋式整流，穩(wěn)壓濾波，甚至通過(guò)穩(wěn)壓芯片來(lái)實(shí)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(gè)問(wèn)題是，變壓器必須做的很大，電能是轉(zhuǎn)換成磁能進(jìn)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(lái)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(duì)變壓器的個(gè)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(diǎn)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(shì)所在了，請(qǐng)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(gè)圖來(lái)做統(tǒng)一說(shuō)明。

首先，開關(guān)型電源也是有變壓器的，無(wú)論是手機(jī)充電器還是電腦的開關(guān)電源， 這個(gè)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(gè)變壓器可以那么小呢？前面說(shuō)過(guò)，變壓器室通過(guò)電磁轉(zhuǎn)換來(lái)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(gè)因素，意識(shí)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(lái)改變?cè)褦?shù)，所以功率越大，變壓器個(gè)頭越大。而開關(guān)電源通過(guò)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(gè)特點(diǎn)非常符合現(xiàn)代電子設(shè)備的需求。因此現(xiàn)在的手機(jī)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(guò)電磁隔離的。那些說(shuō)開關(guān)型手機(jī)充電器沒(méi)有變壓器室直接的電氣連接的純屬誤導(dǎo)。

通過(guò)上面的分析，我們就可以知道這類充電器的工作原理了。對(duì)200V交流電進(jìn)行整流，圖1中的山寨變壓器使用了4個(gè)二極管組成橋式整流（部分坑爹的山寨只有一個(gè)二極管，是半邊整流，二極管旁邊的大功率電阻用于保護(hù)），整流后得到了高壓直流電，高壓直流電經(jīng)過(guò)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(shí)間能夠根據(jù)取樣電壓反饋來(lái)進(jìn)行控制，從而保證恒定的電壓輸出。部分好一點(diǎn)的在副邊的輸出端也有反饋，就如圖1中的，有一個(gè)基準(zhǔn)電壓源（多數(shù)用的TL431)一旦發(fā)現(xiàn)輸出異常，可以通過(guò)光耦（通過(guò)光完成信號(hào)傳遞，同樣是沒(méi)有電氣連接的）反饋到原邊（高壓側(cè)）實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

手機(jī)充電器發(fā)生危險(xiǎn)的原因有哪些？

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

1、手機(jī)充電器的小型化趨勢(shì)非常明顯，和傳統(tǒng)大個(gè)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(guò)光耦等器件。這里值說(shuō)明一點(diǎn)，無(wú)論是高頻變壓器還是光耦反饋一個(gè)是電磁隔離一個(gè)是光隔離，都是沒(méi)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(huì)串到手機(jī)這邊來(lái)。發(fā)生被電死這種情形，最有可能的情況是充電器進(jìn)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(gè)動(dòng)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(wèn)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(fù)載引起，由于多數(shù)充電器虛標(biāo)，多數(shù)還沒(méi)有反饋和保護(hù)電路，變壓器爆掉就非常常見(jiàn)。只要不進(jìn)水不損壞，這兩種一般對(duì)人沒(méi)有太大危險(xiǎn)，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(méi)有充分的物理隔離，爆個(gè)電容這種能量很容易導(dǎo)致里面的元件錯(cuò)位、粘連從而造成危險(xiǎn)。 
3、無(wú)論哪個(gè)牌子，多數(shù)充電器都是國(guó)產(chǎn)的，充電器本身沒(méi)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(huì)買Palm HP 微軟等過(guò)時(shí)產(chǎn)品的充電器，十幾塊的價(jià)格，卻是一線產(chǎn)品的質(zhì)量，其他充電器方便拆機(jī)的我會(huì)先拆開看看有個(gè)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(jī)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(jī)都是沒(méi)有問(wèn)題的。 
5、電腦的USB輸出只有500mA，所以現(xiàn)在的的手機(jī)都有一個(gè)檢測(cè)功能，通過(guò)檢測(cè)USB D+、D-兩根線中間的的電阻來(lái)判斷是連接電腦還是USB，所有有的充電器中沒(méi)有這個(gè)電阻，在安卓手機(jī)電池中就會(huì)顯示USB而不是交流電，影響充電速度，這個(gè)需要注意。

好了，先總結(jié)那么多，希望對(duì)需要的人有所幫助。