劣质充电器存隐患：短路高压可致触电身亡

青尘

　　美国一名硬件工程师肯·谢里夫(Ken Shirriff)在个人博客中撰文对假冒伪劣充电器是否会引起手机用户触电进行了探讨。他认为，在不符合绝缘规范的情况下，触电确实有可能发生。
　　猜想
　　近期有报道称，南航一名空姐马爱伦由于在iPhone充电时打电话而触电身亡。如果她使用了廉价或假冒伪劣的充电器，那么这样的情况在技术上完全可能发生。
　　充电器中有340伏直流电，足以致命。在廉价充电器中，输出端与340伏元件之间的距离可能不到1毫米，远小于推荐的安全距离。
　　在某些情况下，充电器可能发生输出短路，这导致通过USB线输出较高的电压。如果用户靠近，例如用手触摸接地的金属表面，那么触电完全可能发生。而在潮湿的环境下，例如浴室中，这样的短路更容易发生。
　　苹果公司的正品充电器，以及其他品牌经过认证的充电器需要符合严格的安全标准，因此这些充电器通常不存在安全隐患，但由于一些假冒伪劣产品看起来与正品类似，因此正品充电器是否存在隐患需要专家的鉴定。
　　还有一些说法称，房屋内的电线布线可能是导致触电的原因。不过考虑到充电器通常没有接地，因此很难看出错误的布线会带来什么影响。
　　充电器拆解
　　我近期在一篇文章中回顾了计算机电源的发展历史。许多人都很好奇，在苹果、三星和RIM等公司提供的USB电源中，究竟有一些什么。我在eBay上以2.79美元购买了一个没有牌子的USB充电器，对其进行了拆解。如此复杂的充电器价格只有几美元，且看起来类似苹果公司的正品充电器，这令人好奇。不过拆解之后可以看到，充电器内部一些重要的安全设计都没有做好。

在eBay上以2.79美元购买一个没有牌子的USB充电器

　　不包括欧标插头，这一没有牌子的充电器厚度只有1英寸(约合2.54厘米)，上面的标记显示：“用于iPhone 4。输入110-240伏、50/60Hz交流电，输出5.2v、1000毫安直流电。中国制造。”除此之外，充电器上没有厂商、序列号和安全认证的标志。
　　拆开这一充电器后可以看到，其中大部分空间都没有利用，这样的设计实际上是针对美标插头。由于充电器的输入电压是110至240伏，因此可以在全球通用。
　　实际的供电电路尺寸比充电器外壳更小，其主要元件如图所示。左侧是标准的USB接口。标准USB接口占据的面积很大，因此当前许多设备都转向了micro-USB接口。黑色和黄色相间的元件是变压器，用于将高压转换为低压。在变压器前方是一个开关三极管。三极管旁边的元件看起来像是电阻，但实际上是一个用于交流输入滤波的电感。电路板下方是一些用于过滤输入输出的电容。

实际的供电电路尺寸比充电器外壳更小

　　简而言之，这是一种“反激开关电源”。在这一供电电路中，输入的交流电通过二极管转换为高压直流电，并经由开关三极管传送至变压器，在变压器输出后再经过二极管转换为低压直流电。反馈电路将输出电压限制为5伏。
　　具体电路
　　从细节来看，这是一种自激振荡的反激式变压器。大部分反激式电源使用集成电路芯片去控制频率震荡，但这一充电器却通过变压器反馈实现自激振荡。这减少了所需的元件数量，降低了成本。在这一2.79美元的充电器中，最主要的成本是75美分的控制芯片。

芯片元件示意图

　　这张图片显示了电路元件。红色方框和英文标识注明了电路板背面的元件。大部分元件都是贴片式元件，绿色电线用于输入交流电，随后经过电感滤波。标记为1N4007的输入二极管和另一个输入电容用于将交流电转换为340伏直流电。标记为MJE13003的三极管开关以可变频率将直流电输送至变压器。
　　在输出端，一个肖特基二极管将变压器输出转换为直流，经过输出电容滤波之后被输送至USB接口。一个简单的反馈电路限制了输出电压。
　　绝缘和安全
　　出于安全性考虑，交流电源必须严格绝缘交流输入和直流输出，因此电路需要分为输入和输出两部分，且两部分之间不得有任何电气连接，否则接触直流输出就会引起触电。这两部分的连接通过变压器或光电耦合器来实现。在此次拆解的充电器中，变压器充当了主电源的隔离元件，而光电耦合器则被用于反馈电路中。
　　仔细观察照片可以看到电路板上用白线画出的绝缘界线。对于输入和输出两部分之间的距离，一些复杂的安全规范做出了详细规定，而至少3到4毫米是必须的。在这一供电电路上，可以看到两部分之间的距离只有约1毫米，而其中一个电阻的安全距离甚至还不到1毫米。
　　在这样的设计中，充电器很难符合安全规定。实际上，充电器外壳上也没有标注任何安全认证信息。因此，这样的充电器将带来安全风险。实际上，保护用户不接触340伏电压的唯一措施就是这一不到1毫米的距离。
　　假冒伪劣充电器的另一个危害在于输出的直流电质量很差，存在电压波动，可能影响手机的操作，例如使触摸屏失灵。可以注意到，这一充电器许多节省成本的设计都带来了电压的不平稳。例如输入端只有1个滤波二极管，而不是通常的4个滤波二极管桥接。相对于正常的电路设计，这一充电器的输入和输出滤波模块都已最小化。此外交流电输入也没有任何的保险丝设计，这也将带来危险。
　　结论
　　用户应当远离来自不明厂家的廉价交流适配器，并多花一些钱购买有品牌的产品。这样的产品更安全，输出电压更平稳，更有利于设备的触摸屏。