从“不能充着电打电话”说起

 

不能插着充电器打手机。相信很多人都深信不疑,因为中央台都报道过,这个还有假吗?下面我就简单介绍一下这其中的奥秘。...



撰文:王定辉
前些日子看了一篇关于火电、水电、核电、风电、太阳能发电对发烧音质影响的段子,看了哈哈一笑之后,感触颇多。我国的科学文化教育基本都是普及型教育,涉猎很浅,偏向于应试,而不是偏向于应用,所以多数学生毕业之后在本专业也是雏得很,况且很多很多人,压根就没有机会学习专业科学知识。所以造成了很多人在科技方面人云亦云,自己不明就里,很多伪科学知识传播甚广。



举个大家在朋友圈常见的例子:不能插着充电器打手机。相信很多人都深信不疑,因为中央台都报道过,这个还有假吗?下面我就简单介绍一下这其中的奥秘。

大家现在给智能手机充电的充电器块头都比较小,常见的都是外壳是小小的塑料方块,一个方向是市电插头,另一个方向是USB插座,插充电线连接手机用的。这个充电器属于一个降压设备,它的作用是把危险的220V交流市电转换成安全的5V直流电供给手机充电使用,俗称“变压器”,在类型上属于开关电源。大家熟悉的变压器,就是以前那种铁芯绕着线包很大很重的那种,那种铁芯变压器降压整流的直流电源叫做“线性电源”,现在为了降低成本,便于携带,也提高转换效率,手机充电器普遍采用了“开关电源”,下面举一个简单的例子,说说线性电源和开关电源的基本区别。

假设说,我们在一个杯子的底部钻了一个孔,有水的话就会以恒定的速度流出,那么要保持这个杯子里指定的水位,做为线性电源的话,就是把自来水变换成小细管,让水注入的速度等于下面水流出的速度,这样就可以基本保持水面高度(水位)的恒定;而开关电源则是换了一个思路,我可以每间隔很小一段时间向杯子快速开一下水龙头,水面刚低于要求水位开水龙头,刚高于要求水位水龙头就关,这样一直不停的开关水龙头,也可以保持水位的相对恒定。


上图为变压器线性电源
在上面的例子里,要求的水位相当于输出电压,杯子下面水流出的速度相当于用电电流,杯子就是储能元件(起电能缓冲作用),控制水龙头开关的东西就相当于开关控制电路。这就是开关电源的基本工作原理。当然,这仅仅是原理而已,大家可不要自己去用手去做通断试验啊,因为开关电源的开关频率都达到几百KHz,你用手最快也就是2个Hz吧,会出人命的。

说完了基本原理,大家可能会注意到,开关电源是直接控制市电通断的,虽然电压降低了,但是如果直接输出的话,在接通的瞬间也是会电死人的,这种开关电源叫做非隔离式开关电源(下面注意,重点来了),而我们日常用的,都是隔离式开关电源。隔离式开关电源增加了一个前后级隔离变压器,电能依靠变压器隔离传递,二是为了防止电路板上高压侧对低压侧空气击穿、感应、潮湿电阻导致的市电串入低压侧输出,国家强制性要求电路板上前后级必须有物理隔离距离,通常是中间切割一个数MM的缝隙。这是正规厂家生产隔离式开关变压器的两个基本安全措施。而非正规厂家生产的隔离式开关变压器,除了元件质量低劣,最重要的是设计不科学,制作不精细,导致在新的时候,或者不充电的时候工作正常,但是一旦大电流状态或者使用时间长就会出问题。


上图为常见的手机充电器(隔离型开关电源)
现在终于可以解释为什么“充电的时候不能打电话”了。新闻上说,在充电状态下打电话,有的电死人了,有的手机起火了,甚至有的在充电状态手机起火了。这是因为,现在手机充电器输出基本都是1000MA(也就是1个安培),有的达到2000MA,输出电流越大,则充电器功率越大,这都是与手机的充电电流相匹配的,手机充电假设是1000MA,打电话时屏幕亮起需要额外的几百MA,而打电话的通信模块瞬间消耗的电流也能达到几百个MA,这样在打电话的时候充电,手机充电器确实要承受比较大的冲击,好在正规的厂家早就预料到了这一点,所以正规的手机充电器设计余量都是比较大的,在通话时即使手机屏幕亮着打电话也是不会超过设计值的,所以可以放心打电话。

但是一些非正规的充电器(那些只看便宜不看质量和牌子的朋友们忏悔吧),在设计的时候功率余量都很小或者根本达不到设计值,这样普通充个电或许还凑合,但是一旦屏幕长时间亮着,再打个电话,消耗功率上升,隔离变压器线圈漆包层会逐渐发热烧毁,这就相当于前后级线圈直接连接在一起,造成要命的220V市电直接通过手机充电线窜入手机,如果你的手机是塑料外壳会烧坏手机,如果是金属外壳,烧毁手机就是小事了,你可能会当场触电死亡(现在明白为什么报道电死人的都是苹果手机了吧)。还有关于前后级物理隔离间隙的问题,有的山寨充电器压根就没有隔离间隙,有的很小,这样在电路板受潮、有灰尘的时候,会形成一个等效电阻,市电就会通过这个等效电阻串入后级,轻的会产生“麻电”的感觉,严重的也会电死人。

看这些关于手机充电打电话电死人的新闻时,大家注意一个问题了没有,电视上播的新闻后面都有记者调查,最终结果都是使用了非原厂、非正规厂家生产的充电器,说白了就是山寨充电器才出事的,但是网络上流传的那些新闻,基本上都把后面的记者调查部分截掉了,为的就是危言耸听,多赚点击量,而点击量后面,是巨大的广告投放利益链。还有大家注意那些“高仿”,外面看不出来,卖都跟正品一个价,或者便宜一点点,这些充电器真的是坑死人。

除了充电器,还有充电线。大家真的以为20块钱一条的线跟3块钱一条的线看起来一样粗细就没有区别了吗?大家可以买回去对比充电试试。虽然一条线不至于引起危险,但是20块钱一条的线,1个半小时能充满手机,3块钱一条的,一个晚上你也充不满。把这两条线用剪刀剪开你自己看看里面的铜丝就啥都明白了。为什么线细的充电慢?因为充电的过程中,充电线上要通过1A以上的电流,假设好的线电阻0.2欧姆,那么消耗在线上的电压就是0.2V,这样到达手机的电压就是5-0.2=4.8V,而如果差的线电阻可以达到1欧姆,那么达到手机的电压就是5-1*1=4V,而4V电理论上是永远充不满手机电池的,因为手机电池的充电截止电压是4.2V(也就是充满电的电压)。

那有的朋友问:你啰嗦了这么多,就直接说怎么买充电器吧。

不少朋友问过我这个问题,其实,手机自带的原装充电器非常耐用,也是最安全充电最快的,原装充电器是给手机充电的最佳选择,所以,奉劝我的朋友们,原装充电器,千万千万千万别弄丢了。

如果很不幸原装充电器丢了,第一选择当然是到专卖店或者某东或者某猫等网店的品牌旗舰店去购买原装充电器,退而求其次的选择,购买国产大品牌生产的副厂充电器,比如某胜这个牌子的就很不错。
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