劣質(zhì)充電器存安全隱患 短路高壓可致觸電身亡

美國一名硬件工程師肯·謝里夫(Ken Shirriff)本周在個人博客中撰文，對假冒偽劣充電器是否會引起手機(jī)用戶觸電進(jìn)行了探討。他認(rèn)為，在不符合絕緣規(guī)范的情況下，觸電確實(shí)有可能發(fā)生。

以下為文章主要內(nèi)容：

猜想

近期有報道稱，南航一名空姐馬愛倫由于在iPhone充電時打電話而觸電身亡。如果她使用了廉價或假冒偽劣的充電器，那么這樣的情況在技術(shù)上完全可能發(fā)生。

充電器中有340伏直流電，足以致命。在廉價充電器中，輸出端與340伏元件之間的距離可能不到1毫米，遠(yuǎn)小于推薦的安全距離。在某些情況下，充電器可能發(fā)生輸出短路，這導(dǎo)致通過USB線輸出較高的電壓。如果用戶靠近，例如用手觸摸接地的金屬表面，那么觸電完全可能發(fā)生。而在潮濕的環(huán)境下，例如浴室中，這樣的短路更容易發(fā)生。

蘋果公司的正品充電器，以及其他品牌經(jīng)過認(rèn)證的充電器需要符合嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，因此這些充電器通常不存在安全隱患。但由于一些假冒偽劣產(chǎn)品看起來與正品類似，因此正品充電器是否存在隱患需要專家的鑒定。還有一些說法稱，房屋內(nèi)的電線布線可能是導(dǎo)致觸電的原因。不過考慮到充電器通常沒有接地，因此很難看出錯誤的布線會帶來什么影響。

充電器拆解

我近期在一篇文章中回顧了計算機(jī)電源的發(fā)展歷史。許多人都很好奇，在蘋果公司、三星和RIM等公司提供的USB電源中，究竟有一些什么。我在eBay上以2.79美元購買一個沒有牌子的USB充電器，對其進(jìn)行了拆解。如此復(fù)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，這令人好奇。不過拆解之后可以看到，充電器內(nèi)部一些重要的安全設(shè)計都沒有做好。

在eBay上以2.79美元購買一個沒有牌子的USB充電器

不包括歐標(biāo)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(biāo)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(rèn)證的標(biāo)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(shè)計實(shí)際上是針對美標(biāo)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。

實(shí)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(cè)是標(biāo)準(zhǔn)的USB接口。標(biāo)準(zhǔn)USB接口占據(jù)的面積很大，因此當(dāng)前許多設(shè)備都轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為低壓。在變壓器前方是一個開關(guān)三極管。三極管旁邊的元件看起來像是電阻，但實(shí)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(shí)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(guān)電源”。在這一供電電路中，輸入的交流電通過二極管轉(zhuǎn)換為高壓直流電，并經(jīng)由開關(guān)三極管傳送至變壓器，在變壓器輸出后再經(jīng)過二極管轉(zhuǎn)換為低壓直流電。反饋電路將輸出電壓限制為5伏。

具體電路

從細(xì)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(shí)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。

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(biāo)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(biāo)記為1N4007的輸入二極管和另一個輸入電容用于將交流電轉(zhuǎn)換為340伏直流電。標(biāo)記為MJE13003的三極管開關(guān)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(zhuǎn)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。

絕緣和安全

出于安全性考慮，交流電源必須嚴(yán)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(shí)現(xiàn)。在此次拆解的充電器中，變壓器充當(dāng)了主電源的隔離元件，而光電耦合器則被用于反饋電路中。[!--empirenews.page--]

仔細(xì)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(fù)雜的安全規(guī)范做出了詳細(xì)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(shè)計中，充電器很難符合安全規(guī)定。實(shí)際上，充電器外殼上也沒有標(biāo)注任何安全認(rèn)證信息。因此，這樣的充電器將帶來安全風(fēng)險。實(shí)際上，保護(hù)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(zhì)量很差，存在電壓波動，可能影響手機(jī)的操作，例如使觸摸屏失靈?？梢宰⒁獾剑@一充電器許多節(jié)省成本的設(shè)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(shè)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(shè)計，這也將帶來危險。

結(jié)論

用戶應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離來自不明廠家的廉價交流適配器，并多花一些錢購買有品牌的產(chǎn)品。這樣的產(chǎn)品更安全，輸出電壓更平穩(wěn)，更有利于設(shè)備的觸摸屏。