電子發燒友網訊：我最近讀了一篇很受歡迎的文章——《電腦電源的歷史》，這使我們產生了對Apple、Samsung、RIM和其他公司提供的令人驚嘆的一英寸方形的USB充電器進行探究的念頭。出于對科學的興趣，我花了2.79美元從eBay購入一臺無牌子的方形充電器，并將其拆開。令人感到驚嘆的是制造商竟可以只花費幾美元就可以制造并銷售一個如此復雜的充電器。這個充電器看起來很像真正的Apple充電器，但價格卻差很多。但當我看到其內部構造的時候，我發現最重要的安全終端卻被去掉，這樣的話就可能引起340V的電擊。此外，類似這種平價充電器所產生的干擾會導致觸摸屏失靈。因此，我建議多花幾個錢去買一個品牌充電器。

　　我買的那臺無牌充電器不考慮其歐洲標準的插頭，其長度還超過一英寸。這充電器上面打著“iPhone4適用，110-220V 50/60HZ輸入，5.2V 1000MA輸出，中國制造”的字樣。除此之外沒有其他任何的標記（例如制造商、串碼或者安全認證）。我打開了這個充電器。令人驚奇的一點就是為了裝一個如此小的充電器，何必要用到那么大的空間。很明顯這個充電器的電路是為偏小的的美國標準插口設計的，而帶有歐洲插口的額外的空間是沒有用到的。由于這個充電器允許110V/220V的輸入，因此相同的電路可以在全世界各地使用。

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　　這個電源本身小于一立方英寸。以下的圖片展示其主要元器件。在其左邊是標準的USB連接器，留意其占了多少空間，所以設備轉向Micro-USB連接器是沒什么大驚小怪的。這個黑黃的元件是變壓器；它將高壓輸入轉為5V輸出。在其前面是開關晶體管。晶體管旁邊的是一個很像電阻的元器件，但實際它是一個AC輸入的電感過濾。在其底面，你可以看到過濾輸出輸入的電容。

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　　電源是一個簡單的反激式開關電源。輸入的AC通過一個二極管轉換成高壓的DC，通過功率晶體管將其轉成脈沖并反饋到變壓器。利用晶體管、濾波器將變壓器的輸出轉換為一個低壓DC。并通過USB端口饋出。一個反饋電路憑借控制和斬波頻率將輸出電壓調整到5V。

　　細節說明：

　　這個電源是一個自振蕩反激變換器，通俗點說就是自激式轉換器。它并不像大部分的反激電源一樣用IC去控制振蕩頻率，而是通過變壓器上的反饋繞組自己控制電源振蕩。這樣的話減少了元器件的數目，同時使花費更加少。在一個2.798美元的電源里面，75美分的控制IC絕對是個昂貴的東西，因此他們用一個最小的電路代替。

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　　上面的圖片展示了電路元件：紅盒子和另一邊用斜體字表明的元器件。需要注意的是大部分的元器件都是比較小的表面貼裝器件。和電容比起來則相形見拙。綠色電線提供AC輸入，其通過電感過濾。高壓的1N4007輸入二極管和4.7μF的輸入電容將AC輸入轉換為340的DC。MJE13003是頻率可變的功率晶體管開關電源。變壓器有兩組初級繞組（功率繞組和反饋繞組），同時有一個次級繞組（變壓器和感應器亦即是所謂的電磁）。

　　在次級，亦即是輸出端，高速SS14肖特基二極管將變壓器電壓整流為DC，經過470μF的輸出電容過濾，在提供所需的5V電壓到USB端口。USB端口的中心的兩個陣腳用焊錫短路，這個在接下來會有解析到。

　　一個簡單的反饋電路調整電壓。輸出電壓通過電阻分壓器分成一半，并通過普通的431參考電壓設備與2.5V比較。反饋通過817B光隔離器傳到初級那端。在初級端，反饋變壓器繞組的反饋振蕩和光隔離器的電壓振蕩在2SC2411結合控制晶體管。這個晶體管接下來就驅動功率晶體管。

　　隔離和安全

　　因為安全性的緣故，AC電源必須遵守AC輸入和輸出的嚴格隔離。電路分成初級和次級，分別連到輸入和輸出。在這兩邊要求沒有任何的電氣連接，否則如果有人碰到輸出，則會引起點擊。兩邊的任何連接必須通過變壓器或者光隔離器。在這個電源，變壓器解決了主電源的隔離，光隔離器解決了次級電壓反饋的隔離。

　　如果你看這些圖片，你可以看到隔離邊界指示好像電路板和電路板相交白線那樣大致水平，其初級在頂部，次級在底部。（線是被印刷在板上，我沒有加在照片上。）線上的圈子看起來很像小東，這些給兩邊提供額外的隔離。

　　為了避免電擊危險，UL在初級線圈和次級線圈之間有多大的距離（俗稱的“creepage”和“dearance”）方面有著有復雜的安全規范。這些規則是復雜的，我也不是專家，但我認為至少需要3或4毫米。在這個電源里，平均距離是一毫米。右邊低于R8的空間距離有些小于一毫米。

　　我很奇怪這個空間距離小于1mm的電源是怎么滿足UL的標準的。更近的觀察這個電源盒子，我發現它沒有標記任何安全認證，甚至制造商。我突然意識到在eBay從中國不知廠家購買盡可能便宜的充電器實在是安全危害。要注意這個一毫米一下的空隙是保護你和你的電話不要受到340V電壓攻擊的可能。我同樣拆解變壓器，更發現在兩個線圈之間只有一層絕緣較大，并不是UL規定的兩層。在看過這個充電器的內部以后，我的建議是你還不如多花幾個錢在充電器上面，買一個經過UL認證的大牌廠家的產品。

　　這個超級便宜充電器的另一個關注點是他們產生低質量的電氣輸出，帶有很多噪音，這會干擾你的手機的操作。因為屏幕收到電氣干擾的影響，我們都知道低價格的自激振蕩適配器會引起觸摸屏失靈。我觀察過幾個會產生干擾的低價設計方案。這個充電器用一個晶體管去整流輸入，而不是一個四極管橋。這樣的話會產生更多的干擾。輸入和輸出的過濾相對于其它設計來說比較低。在AC輸入端同樣沒有保險絲，這樣會使人有少許擔心。

　　USB充電協議

　　你可以認為USB充電是可互換的，并覺得將一個USB設備插入充電器是很理所當然的，但事實證明有多樣化的USB充電標準，破壞規矩的設備與Sony和Apple所使用的專利協議。根本的問題是一個標準的USB端口可以提供500ma電流，因此提供1A或者更多的的充電器怎么才能快速充電？為了使這個問題變得更簡單。一個充電器標注著說明它是一個通過短路USB中間的兩個針來實現目標的充電器。專利的充電器連接不同的阻抗到D+和D-去說明他們能產生多大的的電流。注意到在電路上很少不使用的電阻點（R2，R3，R8，R10）連接到USB端口。生產廠家可以添加適當的電阻去做成多種多樣的充電器。

　　AC電源適配器的改進

　　早起的電源適配器只是一個產生低壓AC或者添加晶體管去產生DC的AC變壓器。在二十世紀九十年代，因為開關電源更加緊湊和高效，他們成為主流。然而，AC適配器的發展流行會伴隨著產生功率損耗，插上插頭產生的結果會使今年美國在電力方面花費十億。新的Energy Star鼓勵應用那些低功率和不在限制時候還有高功率的“綠色”設計。這些效率控“控制者”在空載的時候可以斷開開關，間歇性的工作區提供能讓其運動的電能。通過在空載的時候流失掉超級電容，這樣的話每一個電源設計實質上得不到任何備用電源供給。

　　半導體工業繼續通過改進控制IC和開關晶體管去改進交換式開關電源。例如電源，一些商家將控制IC和開關晶體管聯連接到一起，并劍氣集成到一個有4或5個pin的單一元器件。充電器控制的另一個技術是CC/CV，這可以提供穩定的電流直到電池充滿電，接著保持電壓使其可以充電，為了降低EMI，一些控制器持續增大開關頻率，為了通過擴展頻譜傳播干擾。控制器也包括類似過載保護、低壓閉鎖和熱保護等安全裝置。

　　結論

　　遠離不知名廠家制造的低價AC適配器，花多點錢去買個大品牌產品。這會更安全，會產生更少的干擾，同時你設備的觸摸屏會操作更靈敏。