许晖

原理看似简单、工作其实复杂

下面几条公式是否似曾相识？只要初中认真听过物理课的人都会记得，由P（功率）、U（电压）、I（电流）、R（电阻）这几个基本的单位所组成的，看似简单的公式代表了物理电学寻常的理论基础。常见车载充电器的生产设计原理依托这些初中生都会的公式，直接将硅整流式发电机或者电瓶所输出的直流电12V或 24V电压进行“斩波”， DC-DC 开关降压后转换为 5V 直流输出，用于给电子产品充电。随着汽车销售井喷，巨大的市场需求让下至山寨小厂，上至国际品牌纷纷上马各自的车载充电器产品，售价也从几十到几百不等，尽管针对车载充电器早已制定了相应的行业标准，可是不少厂家在利益驱使之下，为了增加产品竞争力，通过附加在车载充电器上的功能，比如GPS定位、内置FM或者MP3，让纯粹的充电设备摇身一变成为各类智能产品，用以规避本应遵循的安全标准，产品质量参差不齐也就比比皆是。事实上，这小小的车载充电器，其工作原理远远比我们想得要复杂。DC-DC 开关降压技术主要由电源管理 IC 及简单的外围电路（若干电感、电阻以及电容）完成，由于汽车电子系统中存在着比普通电路环境更为严重的瞬间峰值电压、各种来自电路的开关噪声干扰以及线路电磁干扰等问题，对车载充电器的稳定性提出了严格的要求。暗藏在产品之中的各类风险必须细究。

首先，元器件质量很重要。降压IC芯片是车载充电器里的安全前提，其质量的优劣直接影响制造的成本。相信不少人在给苹果手机等需要大电流的设备充电时，都有充电器滚烫的经历，这基本可以判断是使用了劣质降压IC芯片的产品的缘故。因为需要使用大电流给设备充电的时候，劣质降压IC芯片负载阻抗过小，大电流令USB输出端接近短路因而让充电器升温，最终击穿电路甚至烧熔设备。如果降压IC芯片再次点，那么输出的就不是寻常所用的5V，过高的输出电压极有可能烧毁被充电设备的保护电路。

其次，电路的设计很关键。不少产品为了达到宣称的宽幅电压，以适应不同车型上12V/24V使用，将产品设计成高压、高电流的电路，却因为成本问题而没有配备相应的保护电路与采样电阻。这样，就算被充电的设备普遍具有较强的适应性，能自动调节以适应稍微增强的电压以及电流，可充电器本身却有可能因为无法正确识别输入端电压，外加USB输出端的过高电流大量损耗产生的热量导致火灾发生。

再次，产品的材质很讲究。目前市面上车载充电器普遍采用普通塑料外壳而非阻燃材质外壳，紧凑的设计与蹩脚的被动散热令车载充电器在工作时普遍存在温度较高的现象，单口或者双口的产品尚能接受，多接口的大电流产品就必须注意了。车充的发热问题主要体现于转化效率，理论上若1000J的能量100%转化充入用电器里，是不会有热量产生。但如果转化率只有80%，那么就有200J的能量以热量形式散发，原则上电流、电压越大，转化效率越低，热量越大。转化效率与车充的电路优化、元器件用料以及电源管理IC息息相关。好的IC芯片配合优秀电路设计可大大提高转化率，比如同步整流的转化效率相对异步整流电路要高。

如果上述条件未能达标，那么一旦车辆因为暴晒导致车身温度升高，内部的元器件性能与寿命就必然降低，如果遇上的是山寨产品，烫伤肯定是杠杠的，没有自燃已经算是万幸了。

充电技术日益更迭

传统以来，想要更长的电池续航能力最简单且粗暴的办法莫过于增加电池容量，但便携式的设备注定受限于电池的体积。目前主要电子设备充电接口大多为Micro USB，当高于10W功率充电时，该接口存在过热隐患，这也解释了为何普遍5V充电器的电流上限为2A。如何既能保留该接口，又能缩短充电时间，就不得不提及高通在充电技术上的改良。2013年高通Quick Charge 1.0充电技术诞生了，但市场反响平平，直到高通在中高端智能手机的市场占有率日益占优，放大了其在充电标准上的话语权。2014年4月，高通升级了第二代Quick Charge充电技术，在Quick Charge 2.0中，分A、B两类方案，A类可以提供输出5V、9V、12V三种电压，B类则提供5V、9V、12V和20V四种，通过提高电压的方式，让电源适配器能够提供更多的电量给到手机终端。

值得一提的是，QC 2.0 IC芯片涉及到识别问题，一般支持QC 2.0快充的芯片都可以自动识别并匹配设备的原装电流，当所侦测设备具有对应高通QC 2.0充电的特定高通骁龙新品时，为其升压供电，升压和升电流决定了功率上升，在高通骁龙新品所支持的安全范围之内，充电时间将大幅减少。若识别为不支持设备，如ios设备或者非对应高通芯片时，则提供原配电压。不过目前支持QC 2.0的IC芯片多数不能很好地识别ios设备。因此，市面上为数不少的QC 2.0车充，实则兼容性值得商榷。为此，QC 2.0快充的任一充电口能否快速准确识别并提供对应电压电流成为产品优劣的判定标准。

就在本文将要刊发的时候，高通高调地宣布了其QC 3.0的快速充电技术，首批支持Quick Charge 3.0技术的处理器包括全新发布的骁龙820、骁龙620、骁龙618、骁龙617和骁龙430，预计2016年初上市。

因需挑选 够用为妙

截至2014年，全国每8.83个人拥有一台车，汽车保有量1.54亿量（2015公安部数据），全国人均拥有0.945台手机，四舍五入人手一台（2015工信部数据）。也就是说有手机的人不一定有车，但是有车的人几乎都有手机，随着通勤时间和拥堵时间的增加，车上为手机充电在所难免，更别说那数不过来的各类手持设备。实话说，尽管技术不断更迭，但是对于IT产品来说追新往往并不理智，如果你使用的是苹果品牌设备或者非高通骁龙新品的设备，注意上述所提事项，选择寻常大品牌的车载充电器足矣。若你所使用的设备支持QC 2.0充电技术，可以选购标有QC 2.0 LOGO并且能提供官方技术授权文书的车载充电产品，选择两口产品比多口产品更加安全。别想着一个点烟供电口外加多口充电器就能为满满一车乘客提供用电服务，别忘了点烟供电口也是有额定电流限制的，一旦超负荷，保险丝也懂得罢工。如果真有大量用电的需求，还是交给直接从电瓶接电的车载逆变器来处理更明智，毕竟专用车载逆变器的散热以及电路保护都更专业。千万别因为不舍得“酱油”（车载充电器），而毁了好好的“鸡”（车子）。