万能充电器又称“万能充”,是一种能给多种手机电池充电的设备。该设备于2002年被一位中学生发明,并在2003年上市销售,最终在大多数手机采用内置式电池之后逐渐退出历史舞台。
因其结构简单,能为各种形状的手机电池充电,并且价格亲民等特点,万能充电器在2003年上市之后便受到消费者的青睐,并且在2007年就“占领”了中国各大手机卖场的手机配件市场。然而,当时市面上充斥着较多不知名厂商生产的“三无”万能充电器,没有明确的充电电压、电流标准,并且由于电压不稳,这种充电器还很有可能损坏电池的内部电路,使电池在使用中容易出现发热、烧坏甚至爆炸等问题,中国多家媒体也在2007-2011年期间发布了万能充电器在多地抽检不合格的相关报道。再加上智能手机时代的到来,大部分手机采用的是内置电池设计,并不支持电池拆卸,需要将手机电池取出才能进行充电的万能充电器自然不再适用,所以曾经风靡一时的万能充电器也逐渐退市。
发展历程
2002年,还在上中学的陈天晗遇到了手机充电器不适配的问题,萌生了发明万能充电器的想法。陈天晗有了发明的念头,经常去手机店溜达,他伪装成手机买家,以便寻找手机电池的共同点。此外,他还买了一大堆手机充电器,拆拆装装琢磨充电器的构造和工作原理。每当有收获,他会记在本子上或绘图。绘制了 200多种手机电池的充电接触点后,他发现所有手机电池充电接触点的高度几乎一样,有差异的只是正负极两个接触点之间的距离。有了这一发现,接下来的工作就简单多了。 初步绘制了万能充电器草图后,陈天晗便收集材料开始研发。
很快, 第一款万能充电器样品被制作出来,然而由于充电器触针位置不固定,经常接触不良,陈天晗不得不对其进行改进。 又花费了两周时间,第一款万能充电器——一个利用夹板使手机电池触点通电的充电器诞生了。2003年4月15日,陈天晗通过郑州科维专利代理有限公司提交了实用新型专利申请,并取得专利号。不仅如此,陈天晗还在第18届中国
青少年科技创新大赛优秀科技创新项目中获得工程学
一等奖万能充结构较简单,外部主要是塑料质地,形状像个"夹板",但在正面夹板上有两个金属触点,无论什么规格、什么形状的手机电池,只需用"万能充"的夹板把电池夹住,并让夹子上的金属触点与电池金属触点紧密接触,然后通上电就可以为手机电池充电,这也就是万能充"万能"之所在。
深圳市海陆通电子有限公司在2003年将万能充电器推向市场,仅3天时间产品便销售一空。让海陆通公司始料不及的是,这个看似简单但外观独特的充电器却在市场上热销。“第一次推出的几十万批量试单,三天内全部售完。”海陆通实业有限公司董事长朱治民回忆到,当时手机品种与型号越来越多,大家都习惯一台手机拥有两块手机电池轮流来使用,老百姓也很难买到适合自己型号的充电器,当时市场的需求已经很强烈,需要一款通用型专充手机电池的充电器产品。
万能充发明出来后,一个充电器基本可以满足全家人使用,而且对这个行业来说也是一个创新性的里程碑式的产品,有效地推动了充电器标准化的进程。一个小小充电器改变了中国手机用户换手机一定要换充电器的束缚,给手机用户带来了极大的便利。
自从第一个万能充问世后市场上大大小小厂家也纷纷效仿,推出结构、外观等都差不多的万能充产品,其中有些劣质产品使用中还会造成电池的损坏,但由于目前消费者对于万能充的品牌认知度还不够高,而且基于利润的驱使,大量的劣质产品充斥着市场使得万能充产品在消费者心目中造成了一定负面的影响。为了解决充电器兼容性和安全性问题,2007年6月14日,中国信产部公布执行《手机充电器接口行业标准》,按照信产部要求,手机充电器采取统一标准,通用手机充电器将采取一根USB数据线加一个带有USB端口母座充电器的形式,解决多年来手机充电器不兼容的问题。
随着智能手机时代的到来,大部分手机采用内置式电池,手机电池不能拆卸,万能充电器不再适用。曾经风靡的万能充电器退出了历史舞台。
结构及原理
结构
万能充电器的结构非常简单,首先其外部结构主要有外壳、透明盖、接触片,部分万能充电器还配有
发光二极管,内部电路则主要分为输入整流滤波电路、开关振荡电路、过压保护电路、次级整流滤波电路、稳压输出电路、自动识别
极性及充电电路、
跑马灯充电指示电路等。
电路原理详解
下文详细介绍万能充电器的电路工作原理。前文的“万能充电器电路图”中,其电路由开关电源和充电电流两部分组成。
开关电源是一种利用开关功率器件并通过功率变换技术制成的
直流稳压电源,具有对电网电压及频率的变化适应性强等优点。本套件利用间歇振荡电路组成的开关电源,也是目前广泛使用的基本电源之一。接入电源后,通过整流二极管D1,R1给开关管Q1提供启动电流,使Q1开始导通,其集电极电流Ic在L1中线性增长,在L2中感应出使Q1基极为正、发射极为负的正反馈电压,使Q1很快饱和。与此同时,感应电压给C1充电,随着Cl充电电压的增高,Q1基极
电势逐渐变低,致使Q1退出饱和区,Ic开始减小,在L2中感应出使Q1基极为负、发射极为正的电压,使Q1迅速截止,这时
二极管VD1导通,高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。当VT1截止时,L2中没有感应电压,直流供电输入电压又经R1给C1反向充电,逐渐提高Q1基极电位,使其重新导通,再次翻转达到饱和状态,电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样,由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压,在C4的两端获得9V的
直流电,供充电电路工作。
充电电路方面,Q2与CH(七彩发光二极管)组成充电指示电指示电指示电电路。R7与PW(红色二极管)组成电池好坏检测及电源通电指示电路。Q4,Q5,Q6,Q7组成自动识别电池极性的电路。当充电端1接电池的正,端2接电池的负时,充电回路是电源的正极、Q5(发射极)、Q5(集电极)、端1接正极、Q7(饱和)、端2接负极;当充电端2接电池的]正,端1接电池的负时,充电回路是电源的+、Q4(发射极)、Q4(集电极)、端2接正极、Q6(饱和)、端2接负极。这样即可完成自动极性的识别,保证充电回路自动工作。
安全隐患与利弊
手机万能充电器对于手机用户来说一定不会陌生,“万能”充电器的确在某种程度上弥补了一些型号手机原装座充的不足,给人们带来了一些类似“应急”“出差”这样的方便,但长期使用“万能” 充电器,也会给电子产品的电池带来不同程度的伤害。
《通信业与经济市场》 在2007年的报道中提及,原装手机充电器内都有过压保护线路,可以使输出电压始终维持在3.6伏左右,并且装有整流变压器装置,可以使高压变低压,直流电转换为交流电。而万能充电器大都是非正规厂商生产,充电器内非常简易,不带保护线圈,容易使电压或电流过高,并且不稳定。虽然可以瞬间完成充电,但实际上电池并没有真正充满,很快电就会用完;因为没有保护线路,过高的电压还容易把电池充鼓包,有时还会造成危险发生爆炸,手机也容易被烧坏。
2009年10月8日《广州日报》的报道中提及,
广东省工商行政管理局昨日公布的最新抽检结果显示,手机电池充电器全部不合格。广东省工商局表示,这次抽查的充电器都是万能充电器,抽查充电器中所有变压器初次级间电气间隙和爬电距离都达不到标准要求,很可能使用户可触及的输出端子带危险电压,造成人员伤害,或给被充电设备造成危害。
《质量探索》在2011年的报道中提及,广东省工商局公布对全省流通领域的手机充电器质量监测称,发现占样本总数85%的通用型充电器不合格,存在严重的质量问题。本次抽查38家销售单位、46家生产企业的60组样品,抽查的60款产品中仅3款合格,共57款不合格。其中“严重不下合格”46款,“较严重不合格”11款。
2013年3月27日,
北京市工商局公示流通领域通讯器材类商品质量监测结果,38个批次充电器不合格被曝光,主要是抗电强度项目不符合相关标准要求。抗电强度项目是考核充电器在通电工作时,其零部件及材料是否会出现漏电现象。是考核充电器安全性能的重要指标,此项不合格有可能会使人体发生触电,危及消费者人身安全,应该引起足够的重视。