变小|氮化镓是如何让充电器变小的?
我们想认真的聊一聊氮化镓是怎么让充电器从一块大砖头变成半块砖头，变成一只口红，甚至变成一个仙贝。
文章图片
想要理解氮化镓是如何让充电器变小的之前，我们先来讲一讲之前的充电器为什么那么大，我们的插座里是 220V 的电压，如果是直接引出一根线，连到手机会怎么样？嘣。
手机电池的输入电压只有不到 5V，充电器的第一步就是要解决如何从 220V 变成 5V 以内的低电压。还记得初中课本反复毒打我们的科学家法拉第和他的铁棒吗？
通电的导线缠绕铁棒会产生磁场，变化的磁场也可以产生电，如果我们把 220V 的电压在铁棒上缠一圈线圈电压是 220V，缠两圈每一圈就会变成 110V，而缠绕 220 圈的话，每一圈就是 1V，这个时候铁棒会形成磁场，如果我们再来一根铁棒靠近它缠绕一圈，那么这个变化的磁场就会传导变成电能，同样一圈就是 1V，如果缠上 5 圈就可以获得手机能接受的 5V。
文章图片
为了降低电和磁的损耗，我们当联通两个铁棒的时候，就把毒打我们得法拉第铁棒变成了一个变压器，当我们把 5V 的电连到手机上的时候，是不是就可以在物理课上边玩手机边充电了呢？
抱歉，交流电之父特斯拉的粉笔头就飞过来了，220V 的电都来自于发电机，当转子旋转切割磁感线，在边缘时电压最小，经过中心时电压最大，离开时又变小，所以电压本质上是一个高低起伏的正弦曲线，而曲线的周期就是发电机的转速——每秒钟 50 次，所以我们插座中的电是 220V/50Hz 的交流电。
文章图片
如果你刚好是藤原拓海，看东西越来越慢，或者有一部可以拍摄慢动作的手机的话，那么插线板上的二极管红灯在交流电的上弦波时就是亮的，在下弦波时就不亮，实际上也就是每秒钟 50 次的频率在闪烁。
文章图片
我们手机的电池不能储存这样波动的交流电，刚好就需要 4 根二极管，这种只能单向导电的工作特性，就能把下弦翻转成上弦。 这个时候电压就变成了前浪和后浪彼此起伏的水流了。
文章图片
这样高低变化的水流在进入手机之前还是有点浪了，有什么办法呢？把海浪引入一个大水塘，先储水再放水，就能保证水流的平稳，大水塘在电路中的作用就叫滤波，而元器件就叫电容，如果你管这个电容就叫「大水塘电容」的话，别人不仅不会笑话你，反而会认为你也是行家，混 Hi-Fi 圈的，因为老烧友都这么叫。
所以 220V 的交流电首先通过变压器变成了低压的交流电，再通过二极管变成前后浪脉动的直流点，然后经过「大水塘电容」变成低压平稳的直流电，至此我们就完成了一个可以给手机充电的充电器，但是相信我 2020 年的你绝对不想用它，因为大。
文章图片
如果我们要拆开这样一个充电器，占体积最大的就是我们两个法拉第棒组合的变压器，它的体积是由交流电的频率决定的，为了更好的理解这个公式，假如手机需要的电是一桶水，相同的时间搬运 50 次，需要的容器就很大，如果搬运 100 次，那么容器就会小一点，搬运电的容器主要就是占体积的变压器和电容，所以想要缩小充电器的体积，最重要的就是要提升你搬电的频率，但搬运的频率早就被发电时的 50Hz 决定了，第一代充电器的体积也就被决定了。
文章图片
如果改变不了发电机，那就只能改变自己。第二代充电器就是在充电器的内部把电的频率升高了，交流电的频率的确没有办法提升，但是直流可以，只要在电路上加一个开关，控制开和断，就能把直流变成频率更高的脉动直流。
文章图片
开关的速度就决定了电的频率，所以在市电进入充电器时，先加一道整流滤波的过程，先把交流变成直流，再通过半导体的硅做开关，升高频率到 5 万次，相比于市电的频率整整提升了 1000 倍，搬运电的频率提高了，作为搬运工的变压器和电容就可以变小了。
文章图片
这个就是第二代充电器解决了市电频率固定的问题，最经典就是苹果的 5V/1A，同样的 5W 充电器体积缩小了 5 倍以上，之所以不是对应的倍数关系，是因为材料的磁通量无法成倍的提升，这是为什么材料学的进步往往会带来产品性能和形态的巨大提升，但 5W 充电器充满手机要接近三个小时，已经不能满足现在我们这么挑剔的评测者了。所以近两年手机的充电功率一路飙升到 65W，充电的时间也缩短到了半个多小时，但充电器的大小又回到了大块头的时代，不管是 OPPO 还是华为，手机充电器的尺寸都跟电脑充电器差不多了。
推荐阅读
- 家庭教育|孩子青春期“易燃易爆”，家长如何逞强与示弱？
- 第一心理|北大女学生服药自杀：PUA专家都是如何操控女性思想的？
- 经验教程|有钱说赢销：微信小商店是什么？功能有哪些？如何申请开通？
- 山火|美国加州陷入“灾难中的灾难” 如何解困成为无解难题
- 市属医院|北京市属医院“十四五”如何规划？请您提意见
- 应采儿|陈小春帮妻儿削水果，Jasper举动被拍下，教养如何很明显
- 北美观察丨美国加州陷入“灾难中的灾难” 如何解困成为无解难题
- 北京高校陆续开学 学生返校后校园生活如何？
- 进行|北京高校陆续开学 学生返校后校园生活如何？
- 写作|SSAT考试写作该如何准备？