假冒iPhone充電器內(nèi)部探究:越小越危險(xiǎn)?!
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(lái)則相形見(jiàn)拙。綠色電線提供AC輸入,其通過(guò)電感過(guò)濾。高壓的1N4007輸入二極管和4.7µF的輸入電容將AC輸入轉(zhuǎn)換為340的DC。MJE13003是頻率可變的功率晶體管開(kāi)關(guān)電源。變壓器有兩組初級(jí)繞組(功率繞組和反饋繞組),同時(shí)有一個(gè)次級(jí)繞組(變壓器和感應(yīng)器亦即是所謂的電磁)。
在次級(jí),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(jīng)過(guò)470µF的輸出電容過(guò)濾,在提供所需的5V電壓到USB端口。USB端口的中心的兩個(gè)陣腳用焊錫短路,這個(gè)在接下來(lái)會(huì)有解析到。
一個(gè)簡(jiǎn)單的反饋電路調(diào)整電壓。輸出電壓通過(guò)電阻分壓器分成一半,并通過(guò)普通的431參考電壓設(shè)備與2.5V比較。反饋通過(guò)817B光隔離器傳到初級(jí)那端。在初級(jí)端,反饋?zhàn)儔浩骼@組的反饋振蕩和光隔離器的電壓振蕩在2SC2411結(jié)合控制晶體管。這個(gè)晶體管接下來(lái)就驅(qū)動(dòng)功率晶體管。
隔離和安全
因?yàn)榘踩缘木壒?,AC電源必須遵守AC輸入和輸出的嚴(yán)格隔離。電路分成初級(jí)和次級(jí),分別連到輸入和輸出。在這兩邊要求沒(méi)有任何的電氣連接,否則如果有人碰到輸出,則會(huì)引起點(diǎn)擊。兩邊的任何連接必須通過(guò)變壓器或者光隔離器。在這個(gè)電源,變壓器解決了主電源的隔離,光隔離器解決了次級(jí)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(jí)在頂部,次級(jí)在底部。(線是被印刷在板上,我沒(méi)有加在照片上。)線上的圈子看起來(lái)很像小東,這些給兩邊提供額外的隔離。
為了避免電擊危險(xiǎn),UL在初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間有多大的距離(俗稱(chēng)的“creepage”和“dearance”)方面有著有復(fù)雜的安全規(guī)范。這些規(guī)則是復(fù)雜的,我也不是專(zhuān)家,但我認(rèn)為至少需要3或4毫米。在這個(gè)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(gè)空間距離小于1mm的電源是怎么滿足UL的標(biāo)準(zhǔn)的。更近的觀察這個(gè)電源盒子,我發(fā)現(xiàn)它沒(méi)有標(biāo)記任何安全認(rèn)證,甚至制造商。我突然意識(shí)到在eBay從中國(guó)不知廠家購(gòu)買(mǎi)盡可能便宜的充電器實(shí)在是安全危害。要注意這個(gè)一毫米一下的空隙是保護(hù)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(fā)現(xiàn)在兩個(gè)線圈之間只有一層絕緣較大,并不是UL規(guī)定的兩層。在看過(guò)這個(gè)充電器的內(nèi)部以后,我的建議是你還不如多花幾個(gè)錢(qián)在充電器上面,買(mǎi)一個(gè)經(jīng)過(guò)UL認(rèn)證的大牌廠家的產(chǎn)品。
這個(gè)超級(jí)便宜充電器的另一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是他們產(chǎn)生低質(zhì)量的電氣輸出,帶有很多噪音,這會(huì)干擾你的手機(jī)的操作。因?yàn)槠聊皇盏诫姎飧蓴_的影響,我們都知道低價(jià)格的自激振蕩適配器會(huì)引起觸摸屏失靈。我觀察過(guò)幾個(gè)會(huì)產(chǎn)生干擾的低價(jià)設(shè)計(jì)方案。這個(gè)充電器用一個(gè)晶體管去整流輸入,而不是一個(gè)四極管橋。這樣的話會(huì)產(chǎn)生更多的干擾。輸入和輸出的過(guò)濾相對(duì)于其它設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)比較低。在AC輸入端同樣沒(méi)有保險(xiǎn)絲,這樣會(huì)使人有少許擔(dān)心。
USB充電協(xié)議
你可以認(rèn)為USB充電是可互換的,并覺(jué)得將一個(gè)USB設(shè)備插入充電器是很理所當(dāng)然的,但事實(shí)證明有多樣化的USB充電標(biāo)準(zhǔn),破壞規(guī)矩的設(shè)備與Sony和Apple所使用的專(zhuān)利協(xié)議。根本的問(wèn)題是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)問(wèn)題變得更簡(jiǎn)單。一個(gè)充電器標(biāo)注著說(shuō)明它是一個(gè)通過(guò)短路USB中間的兩個(gè)針來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的充電器。專(zhuān)利的充電器連接不同的阻抗到D+和D-去說(shuō)明他們能產(chǎn)生多大的的電流。注意到在電路上很少不使用的電阻點(diǎn)(R2,R3,R8,R10)連接到USB端口。生產(chǎn)廠家可以添加適當(dāng)?shù)碾娮枞プ龀啥喾N多樣的充電器。
AC電源適配器的改進(jìn)
早起的電源適配器只是一個(gè)產(chǎn)生低壓AC或者添加晶體管去產(chǎn)生DC的AC變壓器。在二十世紀(jì)九十年代,因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源更加緊湊和高效,他們成為主流。然而,AC適配器的發(fā)展流行會(huì)伴隨著產(chǎn)生功率損耗,插上插頭產(chǎn)生的結(jié)果會(huì)使今年美國(guó)在電力方面花費(fèi)十億。新的Energy Star鼓勵(lì)應(yīng)用那些低功率和不在限制時(shí)候還有高功率的“綠色”設(shè)計(jì)。這些效率控“控制者”在空載的時(shí)候可以斷開(kāi)開(kāi)關(guān),間歇性的工作區(qū)提供能讓其運(yùn)動(dòng)的電能。通過(guò)在空載的時(shí)候流失掉超級(jí)電容,這樣的話每一個(gè)電源設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上得不到任何備用電源供給。
半導(dǎo)體工業(yè)繼續(xù)通過(guò)改進(jìn)控制IC和開(kāi)關(guān)晶體管去改進(jìn)交換式開(kāi)關(guān)電源。例如電源,一些商家將控制IC和開(kāi)關(guān)晶體管聯(lián)連接到一起,并劍氣集成到一個(gè)有4或5個(gè)pin的單一元器件。充電器控制的另一個(gè)技術(shù)是CC/CV,這可以提供穩(wěn)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(xù)增大開(kāi)關(guān)頻率,為了通過(guò)擴(kuò)展頻譜傳播干擾。控制器也包括類(lèi)似過(guò)載保護(hù)、低壓閉鎖和熱保護(hù)等安全裝置。
結(jié)論
遠(yuǎn)離不知名廠家制造的低價(jià)AC適配器,花多點(diǎn)錢(qián)去買(mǎi)個(gè)大品牌產(chǎn)品。這會(huì)更安全,會(huì)產(chǎn)生更少的干擾,同時(shí)你設(shè)備的觸摸屏?xí)僮鞲`敏。
評(píng)論