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我承认这篇文章标题不怎么样, 不过放心, 这篇文章不会很水. 昨天我陪人 (mua~) 去买 iTouch 的时候和店家讨论到这个充电器的问题了. 于是写下此文作讨论.

现在带电池的设备都少不了充电器, 手机更是如此. 目前国家的标准是, 从2007年6月14日开始, 所有的手机设备都要使用USB规范的充电器, 同时把数据线 D+ 和 D- 短路.[引用] [PDF] 而 USB 的电源规范是一个USB的HUB最多只能提供500 mA的电流. [引用]
所以,现在的充电器额定电压就是 5V, 最大电流 500 mA.

下面给出一张图. 这个图只是个理论图. 理论上, 无论负载有多少电流, 电压源都输出恒定的5V.

最大电流受到元器件限制, 如线圈, 整流二极管. 电流大了线圈和二极管可能要烧掉.

而实际上, 整流二极管会吸收一部分电压, 当负载电流越大时, 二极管吸收的电压越多, 于是输出到设备的电压就会下降. U-i曲线中红点是个特殊的点,我会稍后讲到.

于是, 为了制造稳压电源, 砖家叫兽加入了光耦-反馈元件. 光耦会检测输出电压, 当负载电压下降时, 反馈给电压源, 让电压源输出更高的电压. 这就是闭环开关电源.

而实际上, 一个手机充电器有很多猫腻. 我特意拆了两个充电器, 上图对比.

这两个都是山寨手机充电器. 右边的用料, 明显质量要好于左边的.
蓝圈: 整流部分, 把220V的交流转换成脉动直流. 左边的那个电源就用了一个二极管做半波整流, 右边的电源用了4个二极管作全桥整流. 全桥整流在效率, 输出质量上明显高于半波整流.
绿圈: 高压滤波电容. 左边的容量是2.2uF, 右边是2个2.2uF. 这个电容的大小也关系到输出质量. 一般来讲, 电容值越大越好, 但是值大了体积和成本就上去了.
紫圈: 输出滤波电容, 这里的电容最好是低ESR的电容, 能消除开关纹波, 但是成本...
红圈: 最重要的部分, 光耦反馈. 左边的电源没有光耦, 所以就没有反馈, 它的电路图是上面的第二张电路图. 重点来了: 那个U-i曲线中红点. 由于没有反馈, 厂家会设定开关电路中的元器件的值, 当负载电流为标称电流 (500mA) 时, 电压正好为标称电压 (5V). 当负载电流小了, 输出电压就上去了, 而当负载电流大时输出电压会被线圈啊, 二级管吸收衰竭, 使得实际输出低于5V.
手机的负载随时会发生变化, 如屏幕点亮, 和基站通讯, 提示音等. 若是手机使用这种垃圾充电器充电, 而没有关机, 输入电压就会随着负载电流作大幅度波动, 这对手机电路, 特别是电池是极为不利的!!! 而且那些无良厂家往往会虚写值, 也就是说, 说不定输出在300mA时就低于5V了, 在500mA时都低于4V了.
右边的电源存在反馈电路, 虽然这种波动也是存在的, 但是对手机的影响小了很多. 它的电路图就是第三张电路图.

有一些说法是说, 充电器电流越大, 充电速度越快, 我认为, 这些人是没有用过优秀的充电器. 假设电池恒流充电, 最大充电电流250mA, 电池充电电压 3.7V (电量低) -- 4.2V (电量高), 手机本身用电100mA, 那么充电器在负载为350mA的时候, 垃圾充电器输出电压为多少呢? 如果输入电压高于电池电压 (大于 4.2V), 手机还能通过内部电路转换一下. 如果输出电压低于电池的电压, 那怎么能给电池充电呢? 如果输入电压略微高于电池电压, 那怎么还能充得快呢?

所以, 别看那个10元一个的充电器, 好坏还是差很多的. 大家尽量用手机厂商发的充电器 (山寨手机除外), 用电脑充电尽量用机箱背面 I/O 口的 USB 接口. 我自己用的充电器是高中老师缴获并送给我研究的 PSP 充电器. 我给它做了个电路板, 有两个标准USB接口, 可以充手机, MP3等, 感觉还不错, 点餐机电池寿命还不是挺长的嘛.

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