评《凶器是手机还是充电器?》

2013-7-18 11:32:21 | tags | views

感谢点虫虫的投递

“开关电源”并不是带开关按钮的电源,而是一种电压转换技术。这种电源技术通过实践证明安全性非常高。这种技术充斥在我们日常生活中每一个角落。手机、PSP、电脑平板电视、日光灯、移动电源、各种车载电器……基本上只要带电的,都用到“开关电源”,这足以证明这种技术有多么的安全、成熟。

我之所以先说实践很安全,那是因为,在理论上,还是有那么一点点危险性的

我们在中学学到的电源电压变换的知识,是从物理书上的电磁感应一节学到,大概意思是,两组线圈,通过电磁感应,来实现电压变换。这就是传统的“线性电源”。实践证明,这种老技术有很多缺点,电阻大,发热大,转换效率低,体积非常大,重量非常重,非常不方便携带,而且功率跟重量成正比。但是有一个好处:高压区和低压区物理上是没有连接上的。

而开关电源技术中,高压区和低压区是直接连接的。是的,你没看错,是直接连通。开关电源是利用交流电正弦波的特性来实现降压的。我们日常使用的交流电虽然是220V,但实际上电压每时每刻都有周期性的变化,最低0V,最高311V,而且还是以正弦波的特性。而且根据正弦波的图像我们可以得知,220V的电源周期中,总有那么几个微秒的时间交流电电压处于5V以下。如果你的眼睛反应够快,手按动开关的速度够快,你是可以直接把你的手机插在电源插排上,当交流电电压处于5V以下时,你就接通插排的开关。当交流电电压大于5V时,你就断开开关。通过精确的电压检测和快速高频率的开关动作,就可以直接把220V的电压降到5V,而不需要什么降压线圈。这就是开关电源的“开关降压”的原理。当然这样降压出来的低压5V电流是呈现脉冲的形式,再配上简单的稳压电路就能实现稳定的电流输出。(其实“开关降压”的方法有几种,原理都类似,这里我只用最易理解的那个方案进行说明。)

由于是采用电子开关进行降压,因此整个电源就可以做得很小,重量也很轻,电阻小,转换效率就非常高。但缺点也很明显:高压区和低压区是直接连通的,不是物理断开的,如果电子开关性能不稳定,在错误的电压上进行接通的动作,低压区的电压在那个瞬间就会偏高,可能高于人体可承受的36V,甚至可能达到最高瞬间电压311V。由于高压是瞬间的,持续时间很短,用电设备还不一定会击穿损坏,不过人体就很难说。或许有的人可以承受,有的人无法承受。但无论怎么说,原装正品的电源肯定会使用优质的原件和有完善的保护电路,而假货电源的零件质量难以保证。所以我们要使用原装电源。同时,从工作原理可以得知:“充电时不要打电话”这个说法是有科学依据。

谨以此文向清华叫兽致敬。由于我只是普通非专业人员,肯定有描述不恰当的地方,所以同时希望从事电源研发的真正专业人员来科普、辟谣。

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