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充电器拆解报告:润众140W 3C1A氮化镓快充充电器

06/27 10:00
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近期充电头网拿到了润众一款氮化镓充电器,其不仅配置了3C1A四个USB接口,同样还支持140W PD3.1快充性能,不仅可以实现苹果MacBook Pro全速快充需求,在外出差情况下,便携同时还能满足笔电、平板、手机等多设备同时快充,对商务人士相当友好。下面充电头网就对其进行拆解,看看产品内部的设计做工。

润众140W氮化镓充电器外观

 

充电器采用PC防火材质白色外壳,整体为方块造型设计,风格十分简约。

 

 

机身背面印有产品参数信息。

 

 

充电器参数特写

型号:S-TR-306-US

输入:110V-240V~,50/60Hz 3.2A Max

输出:

Type-C1/C2:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A 140W

Type-C3:5V3A、9V3A、12V2.5A 30W

USB-A:5V3A、9V3A、12V2.5A 30W

C1+C2:70W+70W

C3+USB-A:18W

C1/C2+C3:100W+30W

C1+C2+C3:65W+45W+30W

C1+C2+USB-A:65W+45W+18W

C1/C2+USB-A:100W+30W

C1/C2+(C3+USB-A):100W+18W

C1+C2+(C3+USB-A):65W+45W+18W

总输出:140W Max

产品通过了FCC、ETL认证,以及VI级能效认证。

 

 

充电器配备可折叠美规插脚。

 

 

输出端配置3C1A四个USB接口。

 

 

实测充电器机身长度为63.09mm。

 

 

宽度为67.11mm。

 

 

厚度为30.66mm。

 

 

和苹果140W氮化镓充电器对比,体积优势明显。

 

 

充电器拿在手上的大小直观感受。

 

 

另外测得充电器净重约为219g。

 

 

使用ChargerLAB POWER-Z KM003C测得USB-C1口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0、PD3.1、DCP、Apple 2.4A充电协议。

 

 

PDO报文显示USB-C1口还具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A六组固定电压档位,以及15-28V5A 140W一组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。

 

 

测得USB-C3口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0/4+、SFCP、PD3.0、PPS、DCP、SAM 2A、Apple 2.4A充电协议。

 

 

PDO报文显示USB-C3口还具备5V3A、9V3A、12V2.5A三组固定电压档位,以及3.3-11V3A一组PPS电压档位。

 

最后测得USB-A口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0、SFCP、DCP、SAM 2A、Apple 2.4A。

润众140W氮化镓充电器拆解

 

拆开充电器外壳取出PCBA模块,外壳内部设有散热片,并进行绝缘处理。

 

 

PCBA模块灌胶提升散热性能和耐候性,顶部覆盖麦拉片和散热片。

 

 

实测PCBA模块长度为58.94mm。

 

 

宽度为61.18mm。

 

 

厚度为24.98mm。

 

 

将PCBA模块导热胶清理干净,方便对电路和器件进行观察,模块两侧以及输出端均设有小板。

 

 

PCBA模块背面设有主控芯片,用于滤波电容切换的MOS管同步整流器和同步整流管等元件。

 

 

PCBA模块前端设有延时保险丝共模电感、高压滤波电解电容以及薄膜滤波电容。

 

 

一侧设有整流小板,板子背面也设有一颗整流桥

 

 

将小板拆下,正面设有一颗整流桥和安规X电容

 

 

输入端保险丝来自贝特电子,出料号932,规格为3.15A250V。

 

 

共模电感双线绕制,用于滤除EMI干扰。

 

 

安规X电容来自JURCC捷威电子,容量0.22μF。

 

 

整流桥来自NH纽航,型号RSBL8010,为快恢复整流桥,规格为8A 1000V,采用SBL封装

 

 

小板背面另一颗为相同型号。

 

 

红色薄膜滤波电容特写,规格为0.47μF 450V。

 

 

蓝色滤波电解电容来自昱光电子。

 

 

电容规格为400V 22μF。

 

 

另外黑色三颗滤波电解电容同样来自昱光电子,规格都是250V 100μF。

 

 

另一颗薄膜电容特写。

 

 

另一侧设有小板,并设有一颗氮化镓功率器件

 

 

将小板拆下,另一边没有器件,大面积露铜加锡增强散热性能。

 

 

开关电源主控芯片采用芯朋微PN8215,其内部集成了电流模式控制器和高压启动模块,专用于高性能的快速充电开关电源。

 

PN8215内置输入电压电测模块及X电容放电功能,通过检测输入电压、输出电压和负载变化自适应切换PWM、强制DCM、PFM和Burst_Mode工作模式,多模式的调制技术和特殊器件低功耗结构技术实现了超低的待机功耗、全电压范围下的最佳效率。频率调制技术和Soft-Driver技术充分保证系统的良好EMI表现。

 

 

同时,PN8215还提供了极为全面和性能优异的智能化保护功能,包括输入欠压/过压保护、输出欠压/过压保护、过温保护、次级整流管短路保护、逐周期过流保护过载保护等功能。芯片内置高低压检测电路,能够控制外接的MOS管,在110V低电压输入时,将低压电容接入电路,可以使用较小容量的高压滤波电容与低压大容量的电容组合,减小充电器体积。

 

 

两颗维安WMO18N50C4用于低压电容切换,并巧妙的将MOS的体二极管运用用于填谷电路。在低压输入时,两颗MOS管导通,将其中一颗低压滤波电容和填谷电路中的一颗电解电容接入电路。

 

 

氮化镓功率芯片来自纳微,型号NV6138A,这是一颗高集成度的氮化镓功率芯片,内部集成驱动器和高精度无损耗电流采样电路,无需外置电流取样电阻,消除取样电阻的损耗。NV6138A内置120mΩ导阻,700V耐压的氮化镓开关管,支持2MHz开关频率,采用6*8mm QFN封装,具有更大的散热面积,降低温升。

 

 

蓝色Y电容来自成希电子。

 

 

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TMY1102M。

 

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电容除了被倍思高通QC5认证100W氮化镓快充、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、努比亚65W氮化镓充电器、倍思120W氮化镓+碳化硅PD快充充电器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。

 

 

亿光EL 1019光耦用于输出电压反馈。

 

 

同步整流芯片来自茂睿芯,型号MK91816,支持反激拓扑应用,兼容CCM,DCM和QR工作模式。芯片采用自主知识产权的自供电技术为VCC供电,可以直接置于正端应用而无需辅助绕组。

 

MK91816的10nS的关断延时以及高达4A的下拉电流帮助系统可靠工作于CCM模式。其自主知识产权的开通及关断机制,可以最大化外驱MOSFET的导通时间以获得尽可能高的效率。并且自主检测DCM振铃,防止误开通。

 

 

茂睿芯 MK91816 资料信息。

 

 

同步整流管来自上海贝岭,型号BLP065N10GL,NMOS,耐压100V,导阻6mΩ。

 

 

输出端一览,可以看到有二次降压电感以及滤波电容等器件。

 

 

将小板拆下,板子上还设有输出VBUS开关管等器件。

 

 

小板背面设有两路二次降压电路主控芯片等。

 

 

输出滤波固态电容来自万京源,规格为35V 470μF。

 

 

另外两颗固态滤波电容同样来自万京源,规格为35V 270μF。

 

 

其中USB-C1和USB-C2口降压芯片来自水芯电子,型号M12359,是一颗支持PD3.1输出的多口快充SOC,芯片内部集成微处理器,两路独立的同步降压转换器,快充协议控制器。支持PD3.1、QC3.0、QC2.0、SCP、FCP、AFC等主流快充协议。

 

M12359支持42V输入电压,支持两个USB-C接口,输出电压精度为10mV,最大输出电流为5A,并支持线损补偿功能。芯片支持功率动态分配,内置16bit ADC,并集成I2C接口和GPIO。芯片引脚支持48V耐压,并集成过压/欠压保护,过流保护,过热保护和短路保护。

 

 

水芯电子M12359资料信息。

 

 

USB-C3口和USB-A口降压协议芯片采用智融SW3517P,这是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持A+C口任意口快充输出,支持双口独立限流。其集成了5A高效率同步降压变换器,支持PPS/ PD/ QC/ AFC/ FCP/ SCP/ PE/SFCP等多种快充协议,CC/CV模式,以及双口管理逻辑。外围只需少量的器件,即可组成完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。

 

 

智融SW3517P资料信息。

 

 

同步降压MOS管来自砹德曼,型号AD40N50D3,NMOS,耐压40V,采用PPAK3*3封装。

 

 

另一路同步降压MOS管也是采用砹德曼AD40N50D3。

 

 

VBUS开关管同样为砹德曼AD40N50D3。

 

 

另一颗VBUS开关管型号相同。

 

 

降压电感外套绝缘管。

 

 

USB-C1/2口降压电路输出滤波固态电容均来自JSH万京源,规格都是35V100μF。

 

 

另一颗固态滤波固态电容特写。

 

 

USB-C3和USB-A口降压电路输出滤波固态电容规格为25V220μF。

 

 

同步降压芯片来自钰泰半导体,丝印LA,型号ETA2845,是一颗38V输入电压的同步降压转换器,输出电流为0.4A,芯片开关频率为700KHz,采用电流模式控制,无需外部环路补偿元件,支持关断控制,支持欠压闭锁和过热关断,采用SOT23-6封装。

 

 

钰泰半导体 ETA2845 资料信息。

 

 

USB-C口母座特写。

 

 

USB-A口母座特写。

 

全部拆解一览,来张全家福。

充电头网拆解总结

润众这款充电器采用方块机身加折叠插脚理念设计,整体尺寸较小,可以方便商务人士携带出行。同时接口配置数量可观,3C1A接口最多可同时为四个设备供电,支持65W+45W+30W三口或65W+45W+18W四口输出策略,解决苹果系用户多设备同时快充需求。

充电头网通过拆解了解到,产品通过采用芯朋微PN8215方案,实现了无PFC级电路也能完成百瓦级快充设计,省去了PFC控制器以及PFC升压电感的使用,可以有效降低产品开发难度和成本,搭配高低压滤波电容切换功能,能够很好控制百瓦级快充产品的体积,实现产品小型化,为市场新品设计提供新选择。

产品开关电源为反激架构设计,初级氮化镓开关管采用纳微NV6138A,次级采用茂睿芯MK91816搭配上海贝岭MOS进行同步整流输出。输出端分别采用水芯电子M12359和智融SW3517P方案进行二次降压,控制3C1A四口输出。PCBA模块灌胶处理,使用器件也得到过市场检验,整体做工用料有保证。

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