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充电器拆解报告:贝尔金200W四USB-C口氮化镓桌面充电器

05/15 09:20
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贝尔金是知名的配件品牌,旗下拥有充电器,数据线和无线充以及转换器等配件。充电头网拿到了贝尔金推出的BoostCharge Pro USB-C 4口氮化镓充电器,这款充电器型号为WCH015,支持100-240Vac全球宽电压输入,总输出功率为200W,支持PD3.1 140W快充。

充电器自带1.5米长三插电源线,支持接地,为笔记本电脑充电时不会出现麻手触电情况,大幅提升使用体验。充电器C1与C2接口共享140W输出功率,C3和C4接口共享60W输出功率,总输出功率为140W+60W。

在多个接口同时使用时,C1和C2接口支持70+70W功率分配,C3和C4接口支持30+30W功率分配,支持为四台设备快充,更快更整洁。下面充电头网就带来贝尔金这款200W氮化镓桌面充电器的拆解,一起看看内部的方案和用料。

此前充电头网还拆解过贝尔金108W 2A2C氮化镓桌面充电器、贝尔金65W双USB-C口氮化镓充电器、贝尔金MFM认证三合一磁吸无线充电板、贝尔金40W双C口快充充电器、贝尔金1A1C 30W快充充电器等产品,欢迎查阅。

贝尔金200W桌面氮化镓充电器开箱

 

包装盒为经典白绿配色,正面印有belkin品牌、产品名称、外观和卖点。

 

 

包装内含贝尔金200W氮化镓桌面充电器本体、电源线、充电线、使用说明书以及保修卡等。

 

 

附带数据线为USB-C to USB-C数据线,且线身外套编织外被,更加耐用。

 

 

线材端子采用金属材质外壳,并方便设计有belkin品牌和240W字样,表明线材支持USB PD3.1 240W快充。

 

 

实测贝尔金这款编织线长度约为102cm。

 

 

使用ChargerLAB POWER-Z KM003C测得线缆带有E-Marker芯片,电力传输能力为50V5A,数据传输能力为USB 2.0。

 

 

电源线两端分别为三脚插头和梅花插头,通过了CCC认证。

 

 

另外测得电源线长度约为1.5米。

 

 

贝尔金200W氮化镓桌面充电器采用PC防火材质白色外壳,机身表面磨砂工艺处理,整体延续一贯简约的设计风格。

 

 

机身输入端配置梅花插口。

 

 

另一端配置指示灯以及四个USB-C接口。

 

 

四个USB-C接口,其中两个支持140W快充,另外两个支持60W快充。

 

 

正常通电状态下,指示灯亮蓝光。

 

 

机身底部设有防滑垫,外壳上印有产品参数信息。

 

 

产品参数特写

型号:WCH015

输入:100-240V~50/60Hz 3.5A

输出:

USB-C1/C2:(PDO)5V3A、9V3A、15V3A、20V5A、28V5A 140W

(PPS)5-21V4.75A 100W max

(AVS)15-28V5A 140W max

USB-C3/C4:(PDO)5V3A、9V3A、15V3A、20V3A

(PPS)5-21V2.85A 60.0W max

总输出:

C1+C2:70W+70W 140W max

C3+C4:30W+30W 60W max

C1+C2+C3+C4:70W+70W+30W+30W 200W max

产品通过了CCC、CE、UKCA、KC、ETL、CP、PSE、NOM、NYCE等安规认证,以及VI级能效认证。

 

 

实测桌面充电器机身长度为118.26mm。

 

 

宽度为92.26mm。

 

 

厚度为35.04mm。

 

 

和苹果140W氮化镓充电器对比,贝尔金200W氮化镓桌面充电器体积要更大一些。

 

 

产品拿在手上的大小直观感受。

 

 

另外测得这款桌面充电器裸重约为665g。

 

 

使用KM003C测得USB-C1口支持QC3+、PD3.1、PPS、QC5、DCP、Apple 2.4A充电协议。

 

 

PDO报文显示USB-C1口还具备5V3A、9V3A、15V3A、20V5A、28V5A五组固定电压档位,5-21V5A一组PPS电压档位以及15-28V5A 140W AVS电压档位。

 

 

测得USB-C2口兼容协议和USB-C1口的一样。

 

 

此外PDO报文也相同,两个接口支持功率盲插。

 

 

测得USB-C3口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0/5、PD3.0、PPS、QC5、DCP、Apple 2.4A充电协议。

 

 

PDO报文显示USB-C3口还具备5V3A、9V3A、15V3A、20V3A四组固定电压档位,以及5-21V3A一组PPS电压档位。

 

 

测得USB-C4口兼容协议和USB-C3口的一样。

 

此外PDO报文也相同,USB-C3口和USB-C4口也支持功率盲插。

贝尔金200W桌面氮化镓充电器拆解

看完了贝尔金这款氮化镓充电器的开箱展示,下面就进行拆解,一起看看内部的方案和用料。

 

首先沿壳体接缝拆开充电器外壳,内部散热片与外壳之间粘贴石墨导热贴加强散热。

 

 

从壳体中取出PCBA模块,另一面也粘贴石墨导热贴。

 

 

石墨导热贴粘贴在黄铜散热片上。

 

 

撕下粘贴的石墨导热贴,PCBA模块使用黄铜散热片包裹散热。

 

 

黄铜散热片通过卡扣固定,与PCBA模块之间设有麦拉片绝缘。

 

 

使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为113.4mm。

 

 

PCBA模块宽度约为80.7mm。

 

 

PCBA模块厚度约为26.6mm。

 

 

焊接取下PCBA模块的黄铜散热片,在散热片与PCBA模块之间设有黑色麦拉片绝缘。

 

 

PCBA模块大面积打胶填充,提升散热性能。

 

 

PCBA模块背面也打胶填充,对应发热器件还设有散热片。

 

 

清理掉填充的导热胶,PCBA模块正面一览,左侧为电源输入插座,上方设有保险丝压敏电阻共模电感,安规X2电容,两颗整流桥设有散热片。在下方是PFC升压电感,升压电感左侧为蓝色Y电容,右侧为三颗高压滤波电容

 

在高压滤波电容上方为USB-C3和C4接口的变压器,高压滤波电容右侧为USB-C1和USB-C2的两颗变压器,在右侧为输出小板,焊接协议芯片,VBUS开关管和滤波电容。小板上还焊接USB-C3和C4接口的降压电路

 

 

PCBA模块背面焊接固定一小片散热片。

 

 

拆下散热片,在底部是PFC开关管和PFC整流管

 

 

PCBA模块背面一览,左上角焊接PFC控制器,PFC开关管和PFC整流管。右侧设有两颗PI的高集成电源芯片,用于C1和C2接口输出。下方设有一路反激开关电源,用于C3和C4接口输出,在右侧设有对应的同步整流管。

 

通过对PCBA模块的观察发现,贝尔金这款氮化镓充电器采用PFC+三路反激电源设计,其中两路电源采用PI InnoSwitch4-Pro芯片搭配双变压器,可由协议芯片控制并联,支持单口140W输出,另一路反激电源为固定电压输出,通过降压电路实现宽电压输出。下面我们就从输入端开始了解各个器件的信息。

 

 

充电器输入端焊接电源插座,左侧焊接保险丝,压敏电阻和共模电感,右侧焊接两颗蓝色Y电容。

 

 

电源插座接地线通过焊接连接,磁环采用热缩管固定。

 

 

输入端保险丝来自贝特电子,出料号932,规格为5A250V。

 

 

压敏电阻来自STE松田电子,型号10D681K,用于浪涌过电压保护

 

 

共模电感采用漆包线和绝缘线绕制,外套热缩管绝缘,底部设有电木板绝缘。

 

 

安规X2电容来自WQC威庆,规格为0.68μF。

 

 

另一颗共模电感采用漆包线绕制,外套热缩管绝缘,底部设有电木板绝缘。

 

 

PCBA模块侧面设有整流桥散热片,变压器和输出滤波电容。

 

 

整流桥来自PANJIT强茂,型号GBU1506ULV,规格为600V15A,使用两颗半桥连接,降低温升。

 

 

两颗薄膜电容来自WQC威庆,规格为1.5μF450V。

 

 

磁环滤波电感底部设有电木板绝缘,并外套热缩管绝缘。

 

 

PFC控制器采用矽力杰SY5072B,丝印d9,运行在临界模式,采用恒定导通时间运行,内置的升压转换器采用准谐振开关,谷底开通,以获得高效率及优化EMI性能,采用SOT23-6封装

 

 

PFC开关管来自纳微,型号NV6136C,这是一颗高集成的氮化镓功率芯片,内置驱动器以及高精度无损耗电流采样电路,消除取样电阻的损耗。NV6136C内置170mΩ导通电阻,耐压700V的氮化镓开关管,支持2MHz开关频率,采用6*8mm QFN封装,节省面积。

 

 

纳微 NV6136C 资料信息。

 

充电头网通过拆解了解到,纳微GaNFast功率芯片此前已被摩托罗拉68W氮化镓充电器、戴尔60W氮化镓快充、OPPO 50W饼干氮化镓快充、联想YOGA 130W双USB-C口快充等知名品牌的数十款产品采用。

 

 

两颗150mΩ电阻并联用于检测开关管电流。

 

 

在PCBA模块侧面焊接PFC升压电感,高压滤波电容和变压器以及滤波固态电容

 

 

PFC升压电感采用ATQ28磁芯绕制,感量为180μH,磁芯缠绕铜箔屏蔽,并缠绕胶带绝缘。

 

 

PFC整流管来自平伟,型号PBMUR5JE,是一颗超快恢复二极管,5A 600V,具有低正向压降,高浪涌电流能力,采用PS-277B封装,使用两颗并联。

 

 

用于PFC旁路的二极管丝印LFB4MF。

 

 

高压滤波电容为ZTC品牌,其中两颗规格为47μF420V。

 

 

还有一颗电容规格为56μF420V。

 

 

USB-C1和USB-C2快充口对应的两路开关电源方案相同,主控芯片均采用PI INN4576F,是PI推出的InnoSwitch4-Pro系列电源芯片,是一颗数字控制的电源芯片,支持反激和ZVS反激,内部集成750V PowiGaN开关管,支持主动钳位输出和同步整流控制,支持宽电压适配器环境80W输出功率,两路芯片输出并联,满足140W大功率输出。

 

 

两颗10μF100V滤波电容用于为PI主控芯片供电。

 

 

两颗变压器分别对应USB-C1和USB-C2接口输出。

 

 

贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司,具有体积小、重量轻等特色,非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中。料号为TMY1221K。

 

特锐祥专注于被动元器件的研发、生产及销售,注册资本1亿元。旗下有自主电容品牌两类:SMD TRX及DIP TY电容器,TRX将致力于陶瓷材料的研究,以拓展更多品类的应用,为客户提供更多的解决方案。

 

 

充电头网了解到,特锐祥贴片Y电容除了被麦多多100W氮化镓、OPPO 65W超级闪充氮化镓充电器、联想90W氮化镓快充等数十款大功率充电器使用外,也可应用于海陆通、第一卫、贝尔金等品牌20W迷你快充上,性能获得客户一致认可。

 

 

这款充电器中共使用四颗特锐祥贴片Y电容,料号均为TMY1221K。

 

 

第四颗特锐祥贴片Y电容特写。

 

 

亿光EL1019光耦用于PFC开关控制。

 

 

同步整流管来自AOS万国,型号AONS66540,NMOS,耐压150V,导阻7.9mΩ,适用于同步整流应用,采用DFN5*6封装。

 

 

另一颗同步整流管型号相同。

 

 

在充电器输出端焊接小板和滤波固态电容。

 

 

输出滤波电容来自绿宝石,为BD系列固态电容,规格为470μF35V,四颗分别对应两路输出滤波。

 

 

另一路开关电源主控芯片使用南芯科技SC3005,是一颗高性能多模式反激控制器,内置X电容放电和高压启动,可实现极低的待机功耗和超快的启动速度。

 

SC3005具备自适应开关频率折返功能,能在整个负载范围内获得更高的效率。重载和满载时,以最高开关频率运行,轻载下,自动降低开关频率,非连续模式下通过谷底开通来获得高效率。空载时在低功耗模式下运行,从而降低系统的待机功耗。

 

 

南芯科技 SC3005 详细资料。

 

 

为主控芯片供电的滤波电容规格为10μF50V。

 

 

初级开关管来自东微半导体,型号OSG65R125JF,NMOS,耐压700V,导阻125mΩ,采用PDFN8*8封装。

 

 

变压器采用EQ24磁芯,严密缠绕胶带绝缘,输出采用多层绝缘线。

 

 

亿光EL1019光耦用于输出电压反馈。

 

 

同步整流控制器来自南芯科技,型号SC3501,是一颗自适应开通检测和快速关断同步整流控制器,无需辅助线圈供电,输出电压最高可达22V,最低可低至0V,满足PD快充应用。专利的自适应开通检测电路避免同步整流管误开通,兼容多种MOS,具有超低的静态电流,支持多种工作模式,支持高侧和低侧同步整流,外围元件非常精简。

 

 

南芯科技 SC3501 详细资料。

 

 

同步整流管来自威兆半导体,型号VSP004N10MSC-G,NMOS,耐压100V,导阻4.8mΩ,采用PDFN5060X封装。

 

 

威兆半导体 VSP004N10MSC-G 资料信息。

 

 

两颗输出滤波电容来自绿宝石,为CH系列固态电容,规格为560μF25V。

 

 

输出小板正面焊接两颗协议芯片,同步降压控制器,降压开关管以及对应的VBUS开关管。

 

 

背面左侧焊接用于USB-C3和USB-C4接口的降压电感和滤波电容,右侧设有用于USB-C1和USB-C2接口的泄放开关管和泄放电阻。

 

 

其中输出小板按照USB-C接口分区可以分为两个部分,其中C1和C2接口之间的区域设置协议芯片和VBUS开关管,对应USB-C接口下方还设有TVS二极管用于静电防护。

 

 

USB-C1和USB-C2协议芯片采用英集芯IP2738U,这是一颗支持多个USB接口的协议芯片,支持双口18-140W快充应用,具备独立的反馈控制,具备独立的USB PD控制,相当于两颗IP2736整合到一颗芯片内部,快充规格与IP2736相同。支持USB PD3.1 28V EPR档位,支持UFCS融合快充,并支持PD3.0/PPS等丰富全面的快充协议,兼容性非常好。

 

英集芯IP2738U内置四路独立的NMOS驱动,可用于多个接口输出控制,控制多个VBUS开关管进行输出端口切换以及两路电源并联控制,并且支持双路独立的过流、过压以及短路保护,确保使用安全。

 

 

英集芯 IP2738U 资料信息。

 

 

VBUS开关管来自威兆半导体,型号VS4620GEMC,NMOS,耐压40V,导阻6.4mΩ,采用PDFN3333封装,使用四颗用于两路电源并联控制。

 

 

威兆半导体 VS4620GEMC 资料信息。

 

 

另一颗英集芯IP2738U协议芯片用于USB-C3和USB-C4接口。

 

 

对应的同步降压控制器,降压开关管和VBUS开关管特写。两路输出元件相同,选取一路元件介绍,节省篇幅。

 

 

用于降压输出的同步整流降压控制器来自英集芯,型号为IP6550,是一款支持36V输入的同步降压控制器,内置NMOS管驱动,外置两个MOS管进行高效同步整流降压。IP6550通过反馈引脚调节输出电压。开关频率135KHz,输入端耐压48V,内置完善的保护功能。英集芯IP6550采用3*3mm QFN16封装,可实现简化的同步降压转换电路设计

 

IP6550可用于车载充电器、多口适配器、智能插排、支持USB-C接口的插排以及行车记录仪应用。同步整流降压具有高转换效率,高输出电流可用于多口5V输出,搭配PD协议芯片可实现宽范围电压调节,满足USB PD3.1的应用。

 

 

英集芯 IP6550 资料信息。

 

 

同步升降压开关管来自威兆半导体,型号VS3618BE,NMOS,耐压30V,导阻为5.2mΩ,采用PDFN3333封装。

 

 

威兆半导体 VS3618BE 详细资料。

 

充电头网通过拆解了解到,采用威兆 VS3618BE的产品还有航嘉55W USB PD快充充电器、小米33W PD快充、小米手机原装30W快充等,威兆MOS的产品性能也获得众多知名品牌认可。

 

 

磁环降压电感粘贴塑料绝缘支架。

 

 

输出VBUS开关管也采用威兆半导体VS3618BE。

 

 

输出滤波电容来自绿宝石,规格为220μF25V。

 

 

指示灯设有黑色泡棉遮光。

 

 

白色指示灯特写。

 

 

USB-C母座采用过孔焊接固定,白色舌片内部夹钢片。

 

 

全部拆解一览,来张全家福。

 

充电头网拆解总结

 

最后附上贝尔金200W桌面氮化镓充电器核心元器件清单,方便大家查阅。

贝尔金200W桌面氮化镓充电器采用白色塑料机身,底部配有防滑橡胶条。充电器采用三插梅花插头,自带1.5米长电源线,且电源线可更换,便于不同场合使用。充电器支持100-240Vac宽电压输入,输出端配有4个USB-C接口,支持140W+60W功率分配,总输出功率为200W,并支持PPS快充和其他快充协议,具有良好的快充兼容性。

充电头网通过拆解了解到,贝尔金这款桌面充电器PCBA模块整体包裹黄铜散热片,并填充导热胶,在黄铜散热片外面粘贴石墨导热贴增强散热效果。充电器内部采用PFC+反激架构,其中两路70W反激电源采用PI INN4576F芯片搭配双变压器组成,还有一路60W反激电源采用南芯科技电源芯片。

输出采用两颗英集芯IP2738U分别用于四个USB-C接口控制,其中USB-C1和USB-C2接口由两路70W反激电源供电,单口输出时支持140W输出,双口同时输出支持70W快充。USB-C3和USB-C4接口采用两颗IP6550同步降压控制器降压输出,单口为60W输出,双口支持30+30W功率自动分配。

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