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我记得以前手机的充电器有一个叫万能充电器的,当时手机里的电池是很方便口下来,根据

我记得以前手机的充电器有一个叫万能充电器的,当时手机里的电池是很方便口下来,根据电池的接口触点的位置去调节充电器的正负极的触点。

现在的充电器接头是和手机的充电口要匹配才能充电,因此就出现了多种转接头,一般常见的有type- C 接头;苹果手机专用接头;华为手机专用接头三种。

不管是用什么接头,不管是用普通充电器还是万能充电路,它们充电的本质就是电荷的搬运。

以前我觉得充电就是把正负极连上去就可以了。现在我考虑的是220V的高电压和大电流。这是交流电,是市电,我们为了让电流按一个方向流动,同时也要让电流变小,这就需要加个整流桥,再加个滤波电容,就可以达到电流的定向流动和稳定了。

不过此时得到的电压大约有300V左右,它太高了。而我们的手机锂电池是3.7V,充电电压是5V,电流大多为2A-3A。

这时我们会想加个变压器降到5伏,然后再稳压不就行了吗?然而,请别忘了,事情没这么简单,电网的电压是波动的,充电器插拔的瞬间,电流是迅猛的。不能直接把电降压,稳压,输送手机,那样,一方面,变压器要非常大,另外一方面,电流太迅猛。

这时,我们想到了电磁感应原理,不直接用大电流,可以用感应出来的电流呀。然而,只有变化的磁场才能产生电场,所以,整流滤波后的近平滑脉动直流要让它振荡起来,只有振荡变化了,磁场才能变,磁场变了,才能感应出电流,波动的电网,会使感应电流时大时小,这时需要有电容,高于5伏时,收纳多余电荷,低于5伏时,释放多余电荷。

这就需要端口电压的高低要有反馈给初级绕阻,如何知道是否高了低了呢?我们可做一个光耦,使这个光耦在等于5V时断开,高于5V时发射端发光,接收端接受到信号,电流的微小变化传给三极管基极,电流太大了,减小电流;低于5伏时,同样给一个信号,电流太小了,增加电流。

有的还会采用芯片控制,比如常用的有UC3842电源管理芯片控制可以简化电路,而IC芯片本质是集成了各种二极管,晶体管,8脚各有功能,有高压脚,接地脚,供电脚,反馈脚,散热脚,采样脚,各脚功能可以看它们所连接的元件确定,可以用万用表蜂鸣档来测脚和外部元件的通断,如果是单独集成块,可以用通断法测各脚连接情况,然后,用二级管档测各脚,如果单向导通,此二脚内部连接二极管。充电器的复杂在于它不仅要整流滤波,还要以振荡的方式感应出5电流,而且根据输出的高低,随时反馈调整,电容可以吐纳电荷而稳流,二端口的微小变化又通过光耦或者芯片,传递给三极管的基极,基极的微小变化,会使三极管发射机和集电极做出相应调整,从而调整初级绕阻电流大小,以调整感应电压,而调整的一瞬间,电流会突变,为了防止突变引起的电流冲击,电容出现了,使的这种变化平稳。充电器的关键就是整流,滤波,感应,反馈调节,不用整流滤波降压方案,因为变压器会很大,转而使用感应的方式的到低电压,一个电路的设计,必然是一开始根据需要逐渐加上去的,而且在仿真模拟时,逐步的加一些电阻,一点点调数据,采用更加优化的方案,确定元件和原理图后,打开嘉立创软件,导入原理图,然后做出PCB板,利用自动布线功能画出拓扑结构,然后框出板的大小,然后对元件进行排布,有些设计师喜欢规整的横平竖直,元件整齐,但布线时有些绕,有些设计师则会斜排,虽然元件乱,但是布线整齐,或者采用立式焊接法焊接电阻,从而节约空间,同时,还要克服电磁干扰,要控制线宽,还要对有些线做隔离,防止成为电容。无论怎样的布线,都要考虑到后续焊接的难易程度。这些都是插件,然而,随着技术的进步,贴片元件已经开始应用了,比如一个小小的太阳能充电模块,已经可以做到U盘大小,如今的手机主板和尾插小板上,就有许多电阻,电容,电感,它们长得很像,需要用针式表笔加放大镜测试,用针式焊笔焊接。奇怪的是,有些电路板丝印标了电阻,却没有焊接上,有些有USB接口丝印,同样没有焊接,这说明此板可以焊接个USB口改成充电器。每个充电器都是不同的,那么决定输出电流是1A,2 A,3A的元件是哪些呢?能否设计一个可调电流的充电器呢?这样,只需要调节输出电流,就可以只用一个充电头了,或者设计不同输出的USB接口,虽然理论如此,但是,不同的充电器都有相应的协议,协议不同而无法兼容,这大概就是技术壁垒吧。而且以前的手机都是螺丝固定,电池了拆,充电器螺丝固定,可拆,后来,充钱器没有螺丝了,难打开,手机电池不能拆了,改一体机了,再后来,手机上一个螺丝也没有了,采用胶合方式了,如果拆容易损坏。那么没有螺丝的充电器和手机该如何拆呢?如何设计一个万能充电头,打破协议技术壁垒。
最理想的手机和充电器该是什么样?一个小小的充电器,里面包含了这么多的电子知识,这是多么有趣。