為什麼旅遊充電器能把不同電壓都轉為 5 V？
如圖。。。。
哈士奇謝 @袁霖 一年前邀。 ——————————————————————————————————————————//這一年的故事一言難盡，回聊。
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愚蠢的地球人要給手機充電。其實這個過程和「把大象裝進冰箱」有異曲同工之妙——地球人需要把家用220V交流電降壓成低壓（低壓的數值根據最終需要的電壓而定）的交流電，然後把交流電整流成直流電，最後用電容把直流電里剩下的交流分量去掉。這樣，他們就得到了可以把手機接上去的5V直流電。以上三步，在電氣汪的黑話里，被稱為「變壓、整流、濾波」。但是地球人很惆悵。問題出在變壓器上。整流無非就是四個二極體，濾波無非是個大電容。但是變壓器是個大傢伙。如果在手機充電器里弄個變壓器來降壓，那指望把充電器揣口袋陪著學生跑步是沒啥指望了。拎手上練練麒麟臂吧。地球人不想過這麼蒸汽朋克的生活。——————————————————————————————————————————於是地球人點出了第一個異端——【面積等效原理】。面積等效原理：
u-t圖上面積相同的窄脈衝加在具有慣性的環節上時，環節的輸出響應波形基本相同。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。
看不懂是吧，沒關係。不認識字我們可以看圖。
這是四個脈衝，他們的形狀不太一樣。但是他們的面積是相同的。我們把他們加在下面圖A的電源側，圖B是電路的暫態過程。
幾乎完全一樣。（以上兩張圖引自電子發燒友網站）
這說明，如果電源是一個奇奇怪怪的波形，我們可以把它在時間上分成很多小段。每一段的波形都可以用一個同面積的方波脈衝來替代。這樣的替代，並不會改變輸出波形。什麼，又看不懂了？那繼續上圖。
圖A是我們要模擬的電源波形。我們把它按時間均分，每個時間段內的波形都用B圖中面積相等，高度相同的脈衝來替代。
因為面積（衝量）相等，高度（電壓）相同，所以下面的脈衝只有脈衝的寬度是變化的。我們只要調製下面的脈寬，就可以得到所有波形。時間段分的越細碎，模擬的效果越好。
（上圖來自網路，侵刪。）我們如何實現圖B的輸出波形呢？繼續上圖。
上面這張圖就是B波形的原理圖，在有脈衝的時候，我們閉合開關，電阻兩端電壓為U，沒有脈衝的時候，開關斷開，電阻兩端電壓為零。我們通過通斷開關調製了B波形，B波形對於慣性環節的響應和A波形一樣。
於是地球人點出了第二個異端——【脈寬調製技術】。——————————————————————————————————————————現在我們可以幹掉蒸汽朋克版手機充電器里的變壓器了。我們通過把家用220V的交流電通過全波整流，變成帶有交流分量的直流電。用電容濾掉交流分量後，得到一個穩定的高壓直流電壓，也就是上圖裡的左邊的電源。然後通過控制開關的通斷，得到一個和5V直流電的效果完全相同的高頻脈衝電壓。——————————————————————————————————————————但是我們的電網電壓並不是恆定的220V，它允許一定範圍的波動。
簡單的說，在一定的範圍內，不管輸入電壓是多少，我們都得輸出5V的直流電。地球人用了【反饋】。反饋不是新技術，18世紀中葉就開始應用了，瓦特在他改良的蒸汽機上點出了這項技能。瓦特的蒸汽機如果轉速過快，其中離心式調速器就會飛速旋轉，離心力使得擺球上升拉動連桿，減少蒸汽閥門的開度，蒸汽進量減少，蒸汽機轉速下降。如果轉速過慢，下垂的擺球拉動連桿打開蒸汽閥門，增加蒸汽量，蒸汽機轉速上升。於是瓦特蒸汽機可以穩定在一個轉速上。我們的充電器也是差不多的。如果外接的電源電壓上升，反饋電路會減少開關的開通時間，保證脈衝的面積不變。只要脈衝的面積不變，輸出電壓就是穩定的。不過，開關的通斷轉換是需要時間的，所以脈寬不可能無限短，外接電源如果過大，那就控制不住了。如果外接電源太低，即使脈寬很大也控制不住。反饋控制的範圍，就是輸入電壓的範圍。——————————————————————————————————————————
//監考前update一下，欲詳細了解可繼續閱讀。以下內容為分析手機充電器電路。電路毫無基礎者請自行退散。——————————————————————————————————————————評論里有兩個問題。健哥 @江東俊彥 問反饋的閉環如何實現。還有說我沒答如何穩定在5V的。心好累。隨手畫了張電路圖。
從左上角看，左上角接入220V民用電，經過D1和C1的半波整流濾波後變成直流電。
R1是個10Ω的小電阻，它在此電路中作用類似於保險絲。一旦後級故障導致電流過大，他就會捨己為人的發熱燒毀，以此斷開電路保護後級。經過簡單處理的直流電，我們用510kΩ取出開關管MEJ13003的基極電流。這個開關管可以控制原邊繞組的不斷通斷產生交變磁場。副邊通過變壓器，從中吸取能量。副邊的交變電流再次整流濾波（RF93，C5），供應給負載。當開關管關斷時，原邊電流截止。如果不加由C2，R3和二極體構成的通路，原邊將感應出高電壓損壞電路。最下方的R5和C3，構成正反饋支路，從變壓器上取樣繞組中取樣電壓加在開關管基極上，維持震蕩。C4和穩壓管共同將一個6V左右的電壓加在開關管的基極。當開關管接通，電流流過原邊，線圈充能。電流從開始的0不斷增加，同時，R4的電壓也隨之升高。當電流達到0.14A時，電阻R4兩端電壓達到1.4V，C945導通，MEJ13003的基極電位為0，開關管關斷。由於電路是反激式的，所以副邊吸收能量。一個周期結束。
//這種充電器設計已經是爛大街的了呃，好一點的有光耦的，此處不展開了。——————————————————————————————————————————關鍵詞：面積等效原理、脈寬調製技術、反饋控制參考資料：陳堅 《電力電子學：電力電子變換和控制技術》王兆安 《電力電子技術》胡壽松 《自動控制原理》從我畢業論文里提幾句出來手機充電器本質就是一個開關電源，基本結構如圖
直流開關電源，是一種將低質量的電源，如220V市電轉換為可以用於對電源質量有特定要求的設備的直流電。其核心是DC/DC變換器。市電輸入後經過二極體組成的電橋整流濾波後得到一個單向脈動的直流電給變壓器輸出所需電壓值的方波，再經過一次整流濾波得到符合要求的直流電壓。為了使輸出穩定且符合要求，需要一個反饋電路來實時調整PWM占空比，即圖的下半部分。從輸出電壓中採樣給一個比較器與基準電壓比較來控制脈寬調製器輸出的PWM信號。採樣過程常用光耦來進行隔離。如此一來變壓器前端開關管的控制信號即可根據輸出情況進行實時調整做到穩定準確的輸出。
因此輸出的直流電壓是實時檢測實時調整的，只要輸入電壓在一定的區間內波動，並不會影響輸出的伏值。
貼一個當年做的基於Viper 12a的多輸出單端反激開關電源的原理圖，水的一筆求輕噴。
手機充電器其實就是基於SMPS（switched-mode power supply）開關模式電源的一項技術 一般可以分為isolated 和 non-isolated兩種
手機充電器是220V to 5V 從最簡單的原理開始就是一個降壓的電路 (Buck Converter) 其餘的降壓電路都是基於這個原理
『on』
State
Fig3 Buck Converter Circuit
『off』
State
紅色的是12v輸入 黃的是輸入的100kHz方波（控制transitor開關） 藍色是5V輸出 當然 你可以改變它的占空比來控制輸出的大小
剩下的就是在這個電路前面加一個ac to dc 然後這就是一個簡單的5Vout電路了 當然不能充電現代手機的鋰電池充電器是有CC/CV 四階充電的 上面這個圖是一個鉛酸的電池的3階充電 電腦里現成的 和鋰電池差不多就先湊合著看吧。。 並且帶有過沖保護溫度測量的（手機過夜充電會出事情的都是扯淡）把這個電路接在上面的輸出段就是一個完整的system了
先寫到這 周一還有dd 畢竟第一生產力PS：第一次回答 亂七八糟 請輕噴 如有錯誤請各位看官老爺指出什麼叫不同電壓？這個充電器也有輸入電壓範圍的，銘牌上標明100V-240V，充電器可以將這個範圍的電壓轉換成穩定的5V電壓，是因為PWM脈寬調製的結果，通過反饋控制電路來調節開關器件的導通占空比，使輸出電壓穩定。
科普文章大神勿噴
可以把任務分解成三個小任務，交流變直流，把電壓降下來，把電壓穩住。很多能量來源都是交流的，比如說自行車打氣筒的活塞，壓下去之後必然要抬起來，比如說心臟，收縮之後必然要舒張。但是最終氣流或血液都是往單方向流的，只需要一個簡單的單向瓣膜就可以做到。
圖一，左邊為輸入右邊輸出，上面唯一的一個原件是一個可以單嚮導電的二極體，電流只能從左到右，不能反向流動。於是交流電就變成了脈動的直流，正如我們的脈搏。圖二，為了讓激烈的波動稍微平穩些，我們需要加入一個點解電容。正如一個動脈硬化的患者，收縮壓會很高，需要軟化一下血管，讓動脈變得富有彈性。當心臟使勁收縮的時候動脈會有一些擴展，將心臟的血液和能量存儲起來。當心臟舒張的時候動脈血管就收縮，管壁的能量把血液擠壓出來，這樣我們的血流就會平穩一些
圖三，最簡單的降壓用電阻就可以了，不過因為電阻會發熱，導致效率低下，功率電路一般不採用這種方式。另外也不安全，會觸電。如果一定要用，接到圖二的左邊或者右邊都可以。
圖四，這是一個變壓器，左邊是一組線圈，負責把交流電變成交變的磁場，右邊是另一組線圈，負責把磁場的能量再次轉變為電能，調整好它的圈數就能得到想要的電壓了。使用變壓器的好處是，一，效率高，二，兩個線圈是完全隔離的次級線圈像一個獨立的發電機，非常安全。注意了，變壓器只能接在圖二的左邊，只有交變的磁場才能讓次級感應出電流來。
圖五，穩壓其實也很簡單，想想壓力鍋吧。當氣壓達到一定值的時候氣流就會巨增，壓力就不能再上升了， 圖五和圖三的不同之處在於圖五用了一個穩壓二極體，它類似於高壓鍋的安全帽，它的電阻是可變的，當反向電壓有一些超出預設值時，反向電阻會急劇下降，反向電流會急劇上升，保證輸出電壓基本穩定。
現在，我們把它們連接成一個完整的電路 請看圖。
當然這個電路只是勉強能用而已，效率不高，體積較大，電壓不太穩。
有事了，圖六下回再說，有時間還可以講講開關電源。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,今天有點時間，繼續。從效率上來說，圖五是極差的，就好像水龍頭的水太急了，本可以把水龍頭關緊一些，但是這個的水龍頭是不可調的，只有找來一個三通管把多餘的水直接往下水道排，白白浪費掉。圖五的電阻就相當於這個損壞的水龍頭，阻值大約在幾十歐姆左右。圖六比較複雜，我畫了圖七作為過渡請看圖
先介紹一下新原件。圖中原件有三個引腳，他它是一種控制原件，c和e之間要想有電流，b和e之間必須有一個小電流。不知道怎麼形容它，總之它是一個四兩撥千斤的原件。
圖七的三極體就像一個完好的水龍頭，當水壓過高的時候只要把它調緊一些就可以，再也不要像圖五一樣浪費太多的能量了。但是三極體只是能控制電流，卻不具備任何自動調節電壓的能力。於是，我們就做了一個小電流版的圖五，把圖五和圖七結合起來就得到了圖六看看新組合把，比昨天那個節能多了。
第二種方法，可以反覆的開關發動機。當速度開起來之後，關掉發動機利用慣性滑行，當速度降到一定程度再打開發動機。
如何讓車速更平穩呢？呵呵 在車上裝上滿滿的一車石頭，讓瘋狂的發動機把能量都存儲在石頭上這樣加速不會太快減速也不會太慢所以開關電源的效率是很高的。還是畫一副圖吧
注意，圖七是連續信號，三極體會嚴重發熱。圖八的三極體是開關信號，理想狀態下是不發熱的。
開關電源，先將電壓轉為直流，然後開始快速開關，下行電路有電容，待到電壓變成5v則快速關閉，然後整流輸出。若輸入電壓由220變為110則可自行延長輸出開的時間，仍可把輸出控制在5v。
開關電源。
大功率的開關電源自動識別120和220，採用切換橋式整流和倍壓整流來取得固定電壓的直流，從而給開關電源變換和穩壓電路。
小功率開關電源變換器乾脆就是調脈衝寬度特別幅度大，通俗說就是大範圍的穩壓電路。謝邀，同@蔡義青 的回答另外設計除了調整pwm的占空比外，有部分設計的開關頻率會根據輸入輸出的條件，在一定範圍內根據反饋電路自動調整的
不知道為什麼突出旅遊這兩個字 買手機帶的也是5v呀
無非是一個開關電源，加上負反饋環調節。一兩句話說不明白的，差不多電力電子技術和自動控制原理兩本書吧。再加上點高數和電路的基本知識。
開關電源的知識 如果你要設計一個電源就要考慮到 電網電壓的變化
作為一個電學裡只學過點亮小燈泡的文科生很負責任的告訴你 絕壁有變壓器
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