前言

如今,手機和電腦充電器不再滿足于“能充”,更強調充得快、充得安全、用得方便,甚至兼顧視覺體驗與情緒價值。順應這一趨勢,自帶伸縮線、數顯屏、多合一形態或支持 App 互聯的充電產品正快速走入大眾視野。

伴隨消費者對充電品質的關注提升,“紋波”這一技術指標從實驗室走向臺前,卻也被頻繁誤讀——甚至被簡化為“紋波小就是好,紋波大就是差”。本文嘗試把“紋波”拉回工程語境:解釋它是什么、為何必然存在、它真正影響的環節,以及合規范圍內的紋波意味著什么,從而破除“紋波高=不安全、傷電池”的刻板結論。

什么是紋波,為什么所有充電器都有?

要理解“紋波”,先看充電器如何把交流電變成直流電。現代充電器屬于開關電源:內部開關管(如 MOSFET)以數十到數百千赫茲的頻率反復導通/關斷,把濾波后的直流電切成高頻脈沖,通過變壓器傳輸到次級整流后由濾波電路(電感+電容)對脈沖做平滑處理,輸出接近穩定的直流電壓。

由于濾波不可能百分之百“抹平”,輸出上會保留與開關頻率相關的周期性起伏(主紋波),其上還疊加更高頻的尖峰毛刺(噪聲),工程上通常合稱“紋波噪聲”。其大小常以毫伏峰–峰值(mVpp)表示。

在統一的測量條件(20 MHz 限帶、短地彈簧接法、輸出端并 0.1 µF+10 µF 去耦、明確電壓/負載/穩態,不同廠家會采用不同并聯電容組合)下,幾十 mVpp 常被視為很干凈,100–200 mVpp 屬常見區間,明顯高于此時才需要結合工況與波形進一步分析。

破除誤區:紋波高≠危險≠劣質

不少人從評測中形成“紋波越低越安全”的一刀切認知,這并不嚴謹。首先,測量條件極其關鍵:輸出是 5 V 還是 20 V/28 V?負載多大?是穩態還是瞬態?輕載是否處于省電的脈沖跳躍模式?探頭是否 20 MHz 限帶、是否用短地彈簧、是否正確并聯去耦?同一款充電器在不同條件下的讀數可能相差甚遠。

更重要的是,手機并不會把適配器的電壓直接“喂”給電芯,之間有完整的充電管理鏈路(降壓/電荷泵、路徑管理、LDO 與保護開關),其職責正是把“帶紋波的輸入母線”整形成“干凈穩定的電池充電電壓與系統各路電源”。

對于合規充電頭,常規范圍內的紋波會在終端內部被二次平滑,對核心邏輯與電池本體的直接影響有限。真正需要警惕的是失控的“異常尖峰、過沖、瞬間掉壓”等瞬態——這類問題更多見于設計失當、品質失控或老化嚴重的電源,而非常見的合規快充。

別用低壓產品當“標桿”去罵高功率快充

移動電源與車載充電器大多工作在低壓直流場景:前者從 3.7–8.4 V 的電池經小功率 Buck/Boost 輸出;后者接入 12 V/24 V 車載直流,經降壓輸出 5–20 V,部分新品亦支持 28 V。這類設備功率與熱負載相對較低,無需工頻隔離與多級復雜轉換;在相近體積下,濾波電感與電容更“富裕”,寄生參數更易控制,加之輸出電壓更低、電流脈動小,最終測得的 mVpp 自然更為理想。

而墻插充電器則需在極為緊湊的空間內,縮微一整套從交流到直流的復雜轉換電路。其內部橫跨了從高壓整流隔離到低壓精準輸出的多個環節,元件密度高,布局極為緊湊,導致電氣與散熱環境更為嚴峻。因此,其在20V滿載時的穩態紋波表現,或多口動態響應時的瞬時波動,都需要在這一嚴苛設計前提下被客觀看待。

若僅以這類“低壓、低功率、單口”設備測得的理想數據,去苛責追求極致緊湊設計的百瓦級、20V 檔位墻插充電器,無異于在不同比賽項目中強行橫向對比成績——基準條件不同,所得結論必然有失公允。

為什么小體積高功率快充更容易“看起來紋波高”

以Anker Nano 45W smart安心充為例,這是一款小體積 45W 單口 GaN 充電器,機身集成數顯屏與 90°+180° 雙折疊插腳。

拆解分析表明,其內部屏幕模組與翻轉機械結構占據了較大空間,這導致可用于輸出濾波電容的規格和體積被相應壓縮,同時散熱設計空間也更為緊張。因此,在20V等高電壓檔位滿載工作時,其穩態紋波會略高于傳統“大磚頭”式適配器,這屬于在工程設計與功能集成之間作出的權衡結果。

在實際測試下來,Anker Nano 45W smart安心充在20V/2.25A 45W滿載輸出情況下,在統一的測量條件測得其紋波峰峰值大致在100mV,其他不同電壓檔位下空載/滿載時的紋波峰峰值均不超過100mV。綜合它的小體積、新型折疊插腳以及數顯屏等多方面,這一紋波水平實際上是控制得比較好的。

至于“顯示屏的加入會不會抬高紋波”的問題,工程上屏幕與 MCU 通常掛在低壓輔助電源(小型 DC/DC+LDO)上,不串聯主功率通道;通過合理的去耦、地劃分與走線隔離,可把 UI/邏輯噪聲與 VBUS 主環路分開。設計到位時,屏幕對主輸出 mVpp 的長期穩態影響很小,這類“帶屏小體積”機型的紋波差異主要仍由濾波器件體積與寄生參數決定。

紋波數值的大小,還需要與具體的工況結合在一起。Nano 45W smart安心充為單口結構,不存在多口公共母線的“相互牽連”影響紋波的問題;另外在PD協議重協商、插拔、從輕載到重載躍遷等瞬態時,控制環路會經歷短時調節過程,示波器若截到這類瞬間,讀數會顯著高于穩態,屬于充電器都會遇到的正常的情況

另外,在極輕載/待機下,為提升能效,電源常進入脈沖跳躍/間歇工作模式,波形呈“呼吸式”包絡,峰峰值可能反而更大;但此時傳給終端的平均功率極小,終端 PMIC 的二次穩壓會把這些成分進一步整形,并不等同于危險的輸出紋波。

從工程角度看紋波真正會影響的是什么

紋波并非“毫無影響”,但在合規的電源設計中,其影響通常是可控的。比如某些特定工況下紋波可能引起可感知的干擾。例如個別機型可能出現觸控小幅漂移、耳機或揚聲器發出輕微底噪,或者屏幕(如使用模擬接口時)出現輕微閃爍。這類現象多出現在滿載運行或輕載節能模式的邊界條件下。

在電磁干擾(EMI)方面,合規設計已充分考慮了紋波因素,因此它通常不會構成實質性的EMI風險。紋波作為一種交流分量,理論上確實可能通過線纜傳導或空間輻射,這也是產品上市前必須通過電磁兼容(EMC/EMI)測試的原因。然而,產品能夠通過測試,即表明其噪聲水平在實際使用中不會對其他設備造成有害干擾或引發安全問題。

同時,對于用戶關心的電池安全與壽命問題,終端設備的充電管理系統會對接口輸入的電壓進行調節和限流后才供給電芯。因此,常規合規范圍內的紋波并不會被“直接施加”到電池電芯上,更不可能在“幾個月內將電池充壞”。真正威脅電池壽命的是過、過流與過熱等極端情況,而非幾十到一兩百毫伏量級的紋波。

行業標準/國家標準怎么界定“可以接受的紋波”

在現行的推薦性國家標準 GB/T 32638-2016 和推薦性行業標準 YD/T 1591-2021 中,主要針對終端設備電源適配器的輸出紋波給出了明確限制。前者要求 5V USB-A 適配器的輸出電壓紋波峰-峰值不大于 200 mV;后者在同樣以 5V 檔為對象的前提下,將 USB-A / USB-C 口的紋波上限進一步收緊到 120 mV,以提升終端供電品質。

面向移動電源產品的國家推薦性標準 GB/T 35590-2017 也設置了類似門檻:在額定輸出電流下,移動電源輸出電壓的紋波和雜訊峰-峰值應不大于 200 mV。這個限值可以看作衡量充電寶在已充滿電、正常放電工況下直流輸出“干凈程度”的核心考核指標。

在此基礎上,推薦性行業標準 YD/T 3815-2021 進一步針對具備快速充電功能的終端、適配器和線纜給出了分檔要求。對于傳統 USB-A 接口,標準設定了兩個固定限值:在 9V 及以下的低電壓檔,紋波峰-峰值需 ≤120 mV;而在 9V 檔位,則允許放寬至 ≤200 mV。對于 USB Type-C 接口,則采用與輸出電壓成正比的動態公式:紋波峰-峰值 ≤ 額定輸出電壓 × 0.016(約 1.6%)。

總體來看,這些推薦性國標和行標,是通過給定不同應用場景下的峰-峰值上限和統一測試方法,來界定工程上“可以接受的紋波”范圍,而不是用單一數值“一刀切”。只要產品在相應標準規定條件下測得的紋波不超過上限,就說明其輸出品質達到了行業普遍認可的水平,在正常使用中不會因為紋波本身對設備安全或電池壽命造成實質性影響。

普通消費者應該怎么看紋波數據

建議消費者在選購充電器時,首先關注產品合規性與市場口碑,例如是否通過 CCC、CE 等基礎認證,是否存在功率虛標等問題。其次,在參考專業測評數據時應保持理性,重點關注測量條件與工作狀態說明,區分穩態紋波與瞬態波形。此外,要警惕真正的危險信號,例如是否存在極端電壓尖峰與過沖、是否伴隨異常發熱或系統頻繁報錯等現象。

最后回歸實際體驗:如果日常充電過程中設備運行穩定、無明顯異常發熱、未出現觸控漂移或雜音干擾,通常說明終端電源系統已將輸入紋波妥善管理在安全、舒適的范圍內,消費者無需過度擔憂。

充電頭網總結

“零紋波”在物理上不可達,合規可控才是評判標準。對比不同品類與工況時,應統一測量方法與基線,避免用“低壓、低功率、單口”的理想數據去苛責“高功率、極致小體積、多口”的墻充設計。對廠商而言,關鍵在于穩態控制、瞬態抑制與 EMI 合規的綜合平衡;對用戶而言,關注合規認證與實際體驗,理性看待測評中的 mVpp 數字,更能接近真相。