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摘要：随着经济水平的不断提高，智能手机用户的数量以及手机总量正在不断增加，而通用手机充电器的存在，可以有效解决多种场景中手机续航方面的问题。所以，在本篇文章中，笔者将探讨通用手机充电器及其接口设计与标准化，从而给有关人员提供理论参考。
关键词：手机；充电器；接口；设计
目前，我国每百人中拥有的手机数量为112.2部，而全国的手机用户数量已经超过了15.7亿，并且有9亿的用户通过手机进行上网，所以，我国已经拥有了庞大的手机市场，并且该市场的规模正在不断的扩大，而手机充电器不能通用的问题，已经给大部分的手机用户带来了不同程度的困扰同时其也会使得消费者的手机使用成本增加。手机更新换代的速度不断加快，而充电器不能通用，也会使得资源的浪费不断加剧，这样也会影响到企业以及社会的可持续发展。所以，早在2006年信息产业部就已经发布了《移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试方法》，其目的实现将手机线缆以及电源适配器采用USB标准设计的接口，以此来实现通用手机充电器及其接口标准化。
1 通用手机充电器及其接口设计和标准化的概述
在通用手机充电器及其接口标准化的过程中，主要包括了连接方式改变、连接口改变以及电器连接参数的改变。（1）在传统的连接方式中，电缆和充电器是采用了固定的连接方式，而在标准化的过程中，其已经转变为接口连接的方式。（2）传统的手机充电器及其接口，其并不具有广泛的通用性，而为了能够解决标准化以及通用化方面的问题，则将接口连接采用了USB的方式，手机充电器的接口则能够实现通用。（3）由于传统的手机厂商在设计充电器以及手机的过程中，并没有将各类电器连接参数进行统一，而通过将手机与充电器的各种情况进行适配，并将电气连接参数进行统一化与标准化，这样就可以确保充电器既具备了可用性，同时其节能性以及安全性也得到了较大幅度的提升，这样手机在户外长期使用的过程中，也可以利用其他手机接口或充电电缆来解决手机续航的问题。除此之外，通过更加通用化以及标准化的手机，还可以为数据的共享与传输奠定基础，并且其还能进一步推动节约型、环保型以及节能型社会的发展。
2 通用手机充电器及其接口连接结构的设计
2.1 充电器与线缆分离的设计
传统的充电器主要由固定连接线缆以及充电转换器两部分共同构成，而该种充电器的适配范围极其有限，这让线缆与充电器的多机型使用受到了限制。为了解决充电器通用方面的问题，需要对其连接结构进行创新设计，比如：通过将线缆与充电器进行分离并采用USB接口的方式，这样不仅能够实现线缆的灵活使用，同时又能够确保充电器能够进行多场景应用。通过此种设计，也可以使得充电器得到重复的使用，并且线缆也能够直接应用于其他设备，从而有效的提高了充电器及其线缆的利用率。手机在充电的过程中，主要包括了电源、连接线缆、手机充电器三部分；连接插座提供电力来源，而充电器负责将家用电流进行转换，从而将电压与电流控制在合理的水平，而连接线缆则负责电力的传输，这样便完成了手机充电的整个过程。而充电器与线缆进行分离，也能够将该过程进行灵合的安排，从而确保手机能够顺利的完成充电。
2.2 USB接口的设计
目前，手机在得到广泛应用的过程中，其内部也存在着大量的高价值信息与数据，而为了能够将移动手机数据与电脑数据进行高效交换，需要对接口进行相应的改变，而通过采用USB接口便能够实现手机与电脑数据进行交换共享的目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在设计USB接口的过程中，不仅需要考虑传输数据的需要，还需要考虑充电的功能需要，所以，在充电器的一侧，应当设计与计算机一致的USB A接口。通过将USB接口应用于手机中，不仅能够在手机与电脑连接的过程中，可以实现数据的交换，同时也能够利用电脑实现对手机电量的补充，这样便让接口发挥了更大的效应，同时其也给手机用户带来了极大的便利。
3 通用手机充电器及其接口电器指标的设计
3.1 电压与电流的规格
在进行通用手机充电器及其接口设计与标准化的过程中，应当解决电流与电压额定规格的问题，而为了能够让电压与电流规格具有很好的适用性，需要对其进行仔细的分析与调研。在经过了大量的实验、分析、测试后，将充电器的输出电压控制在5V±5%。由于手机市场格局庞大，并且手机的型号与用户的需求，也存在着多样的变化，所以，充电器的功率电流并不是一个固定的值，而是在一个可控的范围内，而输出的电流范围为：300~1800mA。通过将充电器的输出范围进行一定的限制，这样不仅能够满足手机厂商以及用户的不同需求，同时还能确保充电器具有一定的通用性，从而满足了多方面应用的需求。
3.2 充电器的主要电气特征
在对充电器进行标准化的过程中，不仅需要对电流、电压的输出额定值进行限制，还需要对其他内容进行额定限制，这样才能让充电器能够正常的使用，比如：充电器在使用的过程中，也会出现输出端短路的情况，而此时需要对输出的电流进行限制，这样才能确保用户的使用安全。所以，在进行充电器设计时，需要确保短路保护电流≤额定电流×1.5，这样可以确保充电器在发生短路的过程中，不会出现过热或自燃的情况。通过对充电器的主要电气特征进行分析，并对电压电流等进行详细的规定，不仅能够很好的提高充电器的通用性，同时还能给用户提供一个更加可靠安全的充电环境。
3.3 手机侧充电特性的要求
在通用手机充电器标准化设计的过程中，除了需要对电流与电压的额定值进行限制外，同时还需要确保充电控制线路具有极为优秀的设计，这样才能确保整个充电过程处于安全可控的状态，所以，在进行标准化设计的过程中，需要对手机充电接口直流输入电压进行限制，其值为5V±5%，而其最大吸收的电流不得超过1800mA。虽然，不同的手机厂商，通常会根据实际需要来设计充电器的输出功率，而为了确保充电器在正常的工作中，不会出现爆炸、燃烧或过热的情况，还需要对手机侧充电控制电路进行设计，从而确保安全充电可以实现。通过设计限压保护装置能够确保手机充电口在接入较高电压（6V以上）时，可以自动启用保护装置，从而达到安全充电或切断充电的目的。由于手机的更新速度较快且销售量较大，而为了确保不同型号手机间能够实现安全的充电，还需要设计限流控制装置以及识别装置，这样能够有效避免用户错误操作而发生充电安全问题。
4 结束语
综上所述，通用手机充电器及其接口设计和标准化，不仅能够进一步推动手机市场的发展，也能确保手机充电过程处于安全、可靠的状态。通过对连接方式进行改变，并实现手机接口与充电线缆的分离，不仅可以提高手机充电器以及线缆的利用率，同时还能将其应用于其他场景中，这样也能够实现对资源的有效节约。除此之外，通过设计标准化的USB接口，还能实现手机端与电脑端数据共享，这样可以增加信息传播的渠道，并且能够实现手机与电脑的数据互补，以此来满足用户的需要。
参考文献：
[1]陈化南.手机充电器标准统一及影响[J].电信快报,2017(10).
[2]余彬,王莉,阮立刚. Y电容引起的手机充电器漏电研究[J].电源学报, 2019（01).
[3]丁凯. USB手机充电器之改进[J]. 电子制作,2016(03).
论文作者:关红磊
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/29
标签：充电器论文; 接口论文; 手机论文; 手机充电器论文; 过程中论文; 电流论文; 线缆论文; 《科学与技术》2019年第10期论文;