【導讀】一個看起來類似蘋果正品的充電器，卻只有幾美元的價格。這樣的低價，是怎樣達到的？一名硬件工程師在好奇心的驅使下對其進行了拆解，電路、芯片、元件，廉價充電器降低成本的秘密原來在這里……
許多人都很好奇，在蘋果、三星和RIM等公司提供的USB電源中，究竟有一些什么。一名美國的硬件工程師肯·謝里夫(Ken Shirriff)在eBay上以2.79美元購買一個沒有牌子的USB充電器，對其進行了拆解。如此復雜的充電器價格只有幾美元，且看起來類似蘋果公司的正品充電器，這是怎么做到的呢？
2.79美元購買的無牌USB充電器
不包括歐標插頭，這一沒有牌子的充電器厚度只有1英寸(約合2.54厘米)，上面的標記顯示：“用于iPhone 4。輸入110-240伏、50/60Hz交流電，輸出5.2v、1000毫安直流電。中國制造。”除此之外，充電器上沒有廠商、序列號和安全認證的標志。拆開這一充電器后可以看到，其中大部分空間都沒有利用，這樣的設計實際上是針對美標插頭。由于充電器的輸入電壓是110至240伏，因此可以在全球通用。
山寨充電器的主要元件
實際的供電電路尺寸比充電器外殼更小，其主要元件如圖所示。左側是標準的USB接口。標準USB接口占據(jù)的面積很大，因此當前許多設備都轉向了micro-USB接口。黑色和黃色相間的元件是變壓器，用于將高壓轉換為低壓。在變壓器前方是一個開關三極管。三極管旁邊的元件看起來像是電阻，但實際上是一個用于交流輸入濾波的電感。電路板下方是一些用于過濾輸入輸出的電容。
實際的供電電路尺寸比充電器外殼更小
簡而言之，這是一種“反激開關電源”。在這一供電電路中，輸入的交流電通過二極管轉換為高壓直流電，并經(jīng)由開關三極管傳送至變壓器，在變壓器輸出后再經(jīng)過二極管轉換為低壓直流電。反饋電路將輸出電壓限制為5伏。
山寨充電器的具體電路
從細節(jié)來看，這是一種自激振蕩的反激式變壓器。大部分反激式電源使用集成電路芯片去控制頻率震蕩，但這一充電器卻通過變壓器反饋實現(xiàn)自激振蕩。這減少了所需的元件數(shù)量，降低了成本。在這一2.79美元的充電器中，最主要的成本是75美分的控制芯片。
下頁內(nèi)容：芯片元件示意圖和絕緣和安全設計
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山寨充電器芯片元件示意圖
這張圖片顯示了電路元件。紅色方框和英文標識注明了電路板背面的元件。大部分元件都是貼片式元件，綠色電線用于輸入交流電，隨后經(jīng)過電感濾波。標記為 1N4007的輸入二極管和另一個輸入電容用于將交流電轉換為340伏直流電。標記為MJE13003的三極管開關以可變頻率將直流電輸送至變壓器。
在輸出端，一個肖特基二極管將變壓器輸出轉換為直流，經(jīng)過輸出電容濾波之后被輸送至USB接口。一個簡單的反饋電路限制了輸出電壓。
山寨充電器的絕緣和安全設計
出于安全性考慮，交流電源必須嚴格絕緣交流輸入和直流輸出。因此電路需要分為輸入和輸出兩部分，且兩部分之間不得有任何電氣連接，否則接觸直流輸出就會引起觸電。這兩部分的連接通過變壓器或光電耦合器來實現(xiàn)。在此次拆解的充電器中，變壓器充當了主電源的隔離元件，而光電耦合器則被用于反饋電路中。
仔細觀察照片可以看到電路板上用白線畫出的絕緣界線。對于輸入和輸出兩部分之間的距離，一些復雜的安全規(guī)范做出了詳細規(guī)定，而至少3到4毫米是必須的。在這一供電電路上，可以看到兩部分之間的距離只有約1毫米，而其中一個電阻的安全距離甚至還不到1毫米。
在這樣的設計中，充電器很難符合安全規(guī)定。實際上，充電器外殼上也沒有標注任何安全認證信息。因此，這樣的充電器將帶來安全風險。實際上，保護用戶不接觸340伏電壓的唯一措施就是這一不到1毫米的距離。
假冒偽劣充電器的另一個危害在于輸出的直流電質量很差，存在電壓波動，可能影響手機的操作，例如使觸摸屏失靈?？梢宰⒁獾?，這一充電器許多節(jié)省成本的設計都帶來了電壓的不平穩(wěn)。例如輸入端只有1個濾波二極管，而不是通常的4個濾波二極管橋接。相對于正常的電路設計，這一充電器的輸入和輸出濾波模塊都已最小化。此外交流電輸入也沒有任何的保險絲設計，這也將帶來危險。
