Por que o carregador recebe calor enquanto carrega?

Um "carregador" típico é na verdade um conversor de energia ou fonte de alimentação. Você liga seu dongle USB em uma tomada de 120V ou 240V, e a voltagem de carga de +5V sai pela outra extremidade.

Resposta curta: seu dongle de energia provavelmente tem uma eficiência de conversão de 85-95%. Esse bit em falta, é de onde vem o calor.

Resposta mais longa: há um circuito de conversão de energia em funcionamento. Em dispositivos modernos, o que você provavelmente está vendo é uma fonte de energia em estado sólido, provavelmente usando um transformador step-down ou flyback, um número de diodos, e um ou dois MOSFET. Você está convertendo energia CA em CC, e 120V em 5V.

Este tipo de fonte de alimentação é muito eficiente em comparação com as do passado, mas ainda há algum calor perdido. Por exemplo, qualquer energia que passe por um diodo Schottky cria um pouco de calor nesse diodo - o diodo cai cerca de 0.3V, então se havia 100mA passando por esse diodo, ele está dissipando 30mW de energia, que se transforma em calor.

Um transistor MOSFET usa muito pouca energia quando desligado ou ligado. Mas parte da conversão de energia envolvia ligar e desligar a energia, e isso vai fazer o transistor passar de desligado para ligado, onde o transistor age como um resistor variável. Essa resistência tem corrente fluindo, e isso significa dissaptação de energia no transistor.