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充电器拆解报告:泓富电子140W 3C1A智能屏显氮化镓充电器

05/22 17:39
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现阶段,用户对充电器的需求已不再局限于能充电,而是转向大功率、多接口、智能化以及便携性等多维度需求。

近期,充电头网拿到了泓富电子推出的一款全新的 140W 3C1A智能屏显氮化镓充电器

这款充电器支持PD3.1 140W快充输出,兼容 UFCS、QC、FCP、SCP 等多种主流快充协议,配有 3C1A 四个输出接口,能够轻松满足多台设备同时快充的需求。

更具亮点的是,该产品正面配备了一块智能显示屏,不仅能实时显示总输出功率、各端口功率分配,还能监测机身内部温度并统计累计充电时长,还在待机和满载时提供趣味动画交互,丰富了用户的使用体验。

为了满足全球不同地区的销售需求,泓富电子为其打造了美规、欧规、英规三种插脚版本。

接下来,充电头网将带来对这款140W 智能屏显氮化镓充电器的深度拆解,带大家一起看看其内部的做工用料。

泓富电子140W 3C1A智能屏显氮化镓充电器外观

泓富电子140W氮化镓充电器共有三种插脚版本可选,整体均采用纯黑色的磨砂塑料材质外壳,边缘圆润,侧面配备了亮面的显示屏区域。

从侧面折叠插脚位置来看,从左至右分别对应了英规、美规以及欧规版本,满足多地区销售需求。

将三款充电器侧面插脚展开如图所示,三款产品除插脚不同外,内部用料完全相同。

机壳另一侧印有简洁的140WGaN字样,凸显其能实现140W输出特性。

充电器输出端展示,配置了三个USB-C接口和一个USB-A接口,内部采用醒目的橙色胶芯,并标有各个接口的输出功率标识。

充电器另一面的外观特写如图所示。

充电器正面最亮眼的设计在于这块智能显示屏,可用于实时显示充电功率、充电器温度等内容。下方设有一颗圆环状的触摸按键,用于切换屏幕显示内容。

欧规版本圆柱形插脚特写,引脚圆润无毛刺。

该产品欧规插脚设有折叠设计,外出携带更方便。

充电器底壳部分激光雕刻有产品铭牌参数信息。

产品实际参数如下:

品名:GaN Fast Charger

输入:110-240V~ 50/60Hz 2.6A Max

单口输出:

USB-C1/C2:5V3A, 9V3A, 12V3A, 15V3A, 20V5A, 28V5A(140W Max)

USB-C3:5V3A, 9V3A, 15V2.65A, 20V2A(40W Max)

USB-A:5V3A, 9V2A, 12V1.5A

PPS: 5-21V 5A

AVS: 15-28V 140W

多口输出:

C1 + C2: 65W + 65W

C1/C2 + C3: 100W + 40W

C1/C2 + A: 100W + 18W

C3 + A: 5V3A

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

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

制造商:深圳市泓富电子实业有限公司

方案商:深圳市力芯微电子有限公司

该产品通过CE以及FCC等认证。

使用游标卡尺测得充电器机身高度约为71.28mm。

测得充电器机身宽度约为81.98mm。

测得充电器机身厚度约为 35.87mm。

充电器单体重量约为274.6g。

将泓富电子140W充电器与苹果原装140W单口充电器进行体积对比,去除插脚部分,产品实际比苹果充电器小一些。

将充电器拿在成年人手掌中,大小如图所示。

接通电源后,屏幕亮起,首页以显眼的蓝色圆圈与数字显示当前的总实时输出功率。

触摸按键切换界面,可同时预览C1、C2、C3和A口的各个端口独立输出状态。

产品内置AI智能温度保护功能,通过温度监测页面,可随时掌握机身内部热量情况。

产品还提供了总计用量界面,可帮助用户统计累计使用时间。

为了增加人机交互的趣味性,待机状态下屏幕会显示表情动画。

快充协议方面,使用POWER-Z KM003C测得C1口支持UFCS、QC3.0、FCP、SCP、AFC、PD3.1/PPS、DCP、SAMSUNG 2A、Apple 2.4A快充协议。

相关阅读:POWER-Z KM003C 快充协议触发教程

PDO报文显示,C1口支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A以及5-11V 5A一组PPS档位和15-28V一组AVS档位。

相关阅读:POWER-Z KM003C读取PDO报文实操教程

测得C1口UFCS协议支持5.5-11V 3A档位。

测得C2口支持协议与C1口完全相同。

测得PDO报文也完全相同。

测得UFCS协议档位也相同。

测得C3口支持PD3.0/PPS、QC4、DCP、SAMSUNG 2A以及Apple 2.4A快充协议。

PDO报文显示,C3口支持5V3A、9V3A、12V3A、15V2.65A、20V2A以及5-11V 3.25A一组PPS档位。

测得USB-A口支持UFCS、QC3.0、FCP、SCP、AFC、DCP、SAMSUNG 2A快充协议。

实际进行充电测试,C1口给支持PD3.1的移动电源充电,实测功率达到 26.67V 4.99A 133.11W,成功激活140W快充。

此时观察充电器自身屏幕,显示总功率为 133.8W,与POWER-Z测试数值差距不大。

功率进一步上升至140W时会触发满载输出专属动画。

此时切换至端口详情页,可以看到C1接口的功率显示条已拉满,并显示“MAX”字样。

在高功率输出状态下,充电器温度有所上升。

充电器机身屏幕还能显示累计充电时长。

简单看过产品外观以及协议和实际使用测试,充电头网继续为您带来详细的拆解报告

泓富电子140W 3C1A智能屏显氮化镓充电器拆解

进入内部拆解环节,沿插脚端接缝处撬开底壳,可见内部PCBA模块通过正负极导线与折叠插脚模块连接。

外壳与内部PCBA模块缝隙处灌注了导热胶进行固定和散热。

去除撕下屏幕一侧的亮面盖板,露出用于触控的金属弹簧以及屏幕模块连接的FPC排线座。

将整个PCBA模块抽出外壳,可以看到模块外围包裹了黄色绝缘胶带,并在空隙处打满了浅蓝色的导热胶。

PCBA模块正面一览,变压器电容等元器件之间全面填充了导热胶。

从另一侧面可见屏幕小板。

PCBA背面覆盖了一整块白色的导热硅胶垫片,用于向外壳散热。

使用游标卡尺测得内部PCBA模块的长度约为62.85mm。

测得内部PCBA模块的宽度约为66.48mm。

测得内部PCBA模块的厚度约为29.48mm。

清理到导热胶后,PCBA模块布局清晰,最上方是降压输出小板,最左侧是屏幕显示小板、中间分布变压器以及PFC升压电感,最下侧为高压滤波电容以及EMI输入滤波电路小板。

PCBA模块主板背面布局清晰,这款充电器采用了PFC+QR架构设计,设有多颗氮化镓开关管、PFC主控芯片、初级主控芯片同步整流芯片、同步整流管等元器件。

主板侧边垂直插接了一显示屏控制小板,设有屏驱MCU存储芯片触摸IC等元器件。

观察PCBA输入端,左侧立有三颗高压电解电容,右侧设有输入EMI滤波电路小板。

降压输出小板侧可见多颗滤波固态电容以及3个橙色胶芯USB-C母座以及USB-A母座等。

进一步拆解,将整体分为主板、显示屏小板、二次侧输出降压板以及独立的输入EMI滤波电路小板。

继续来看输入EMI滤波电路细节,一颗黑色的延时保险丝

一颗TENTA天泰品牌的安规X2电容。

多款滤波电感特写,其中两颗外部包裹有绝缘热缩管

两颗红色的CBB22高压薄膜电容,耐压450V。

变压器被黄色胶带包裹,印有ATQ3220-140W HYT。

旁边的PFC升压电感,印有ATQ2516-140W(PFC)。

隐藏在电容之间的一颗黑色NTC热敏电阻,用于抑制充电器上电时的浪涌电流,保护后级电路。

充电器的三颗高压滤波电解电容来自CyXincon,单颗规格为450V 33μF。

一颗主控芯片供电电容规格为50V 22μF。

再来看侧面的显示屏小板。

其核心MCU是一颗来自WAYON维安的MCU,型号为WY32F1030K8U7,负责屏幕驱动和通信。芯片右侧设有连接外壳屏幕模块的FPC插座接口。

旁边搭配了一颗丝印25FQ128GSS1G存储芯片。

一颗丝印QKYT芯片。

触摸弹簧旁设有一颗触摸IC,来自Ronghe融和微,型号为RH6016C,采用SOT23-6封装

显示屏小板背面无器件。

再来看PCBA板背面。

两颗整流桥来自World沃尔德,型号为WRPLB80K,规格800V 8A,采用PLB封装。

内置的PFC控制器来自智融科技,型号为SW1301。该芯片是一款单相临界模式PFC控制器,支持CrM与DCM自适应运行,并在轻载自动切入BURST工作,将待机损耗进一步压低。

器件通过优化的采样与控制算法有效降低THD、减小输入电流纹波、提升功率因数,配合谷底导通实现低开关损耗,对GaN等高频器件亦能良好匹配,兼顾高效率与优异的动态响应,适用于适配器、数字电视与LED电源等高效平台。

SW1301 采用 SOT23-6 封装,外围精简、设计成本低,同时提供 20mA–200mA 宽范围驱动能力,便于直接驱动大电流 MOSFET/GaN 器件。

芯片内建完备的保护体系,包括输入欠压、输出过压、VCC 欠压锁定、周期限流、异常过流与过温保护等。并对轻载频率与THD做了专项优化,确保从待机到满载均具备高效率、低谐波与高可靠性的整机表现。

PFC开关管来自英诺赛科,丝印70D140C,型号INN700D140C,为耐压700V的增强型氮化镓开关管,瞬态耐压为800V,导阻140mΩ,具备开尔文源极,采用DFN8*8封装,使用两颗并联

英诺赛科氮化镓开关管具有极低的栅极电荷和输出电荷,符合JEDEC标准的工业应用要求,内置ESD保护,符合RoHS、无铅、欧盟REACH法规。适用于图腾柱PFC,快充电源,高功率密度以及高能效开关电源应用。

两颗PFC二极管丝印ES8H。

初级主控芯片来自智融科技,SW1108P是一款高性能集成型反激式电流模式PWM控制器,采用集成氮化镓驱动设计,能够提供6V氮化镓驱动能力。

芯片具备高压启动功能,支持高达700V的启动电压,同时集成频率抖动功能,能有效降低电磁干扰性能。

SW1108P内部采用谷底开启技术,能够进一步提高轻载下的效率,并支持PFM模式以实现更高效的负载调整,空载功耗控制在50mW以下。芯片适合应用于适配器、充电器及AC-DC开关电源等领域。

SW1108P还具备完善的保护机制,包含输入欠压保护、VDD过压保护以及输出过压保护等功能。此外,它还集成了周期电流限制、过载保护、输出电流过流保护以及芯片温度过高时的过温保护。

SW1108P采用SOP-8封装,适用于轻量化的电源设计领域,能在高频、低EMI需求的应用领域中展现出强大的性能优势。

初级开关管来自英诺赛科,型号INN700D190B,这是一颗耐压700V的增强型氮化镓单管,采用DFN5*6封装。器件在原有650V耐压基础上升级至700V,瞬态耐压为800V。器件导阻为190mΩ,支持更高功率应用。

英诺赛科INN700D190B支持超高开关频率,无反向恢复电荷,具有极低的栅极电荷和输出电荷,符合JEDEC标准的工业应用要求,内置ESD保护,符合RoHS、无铅、欧盟REACH法规,适用于AC-DC转换,DC-DC转换等高能效高密度应用。

一颗TD 1018光耦,用于初次级之间传递电压反馈信号。

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TMY1681M。

特锐祥贴片Y电容资料信息。

相关阅读:体积小,重量轻,特锐祥贴片Y电容获超百款设备采用

另外两颗相同型号光耦以及贴片Y电容。

同步整流控制器采用智融科技SW1608,这是一款针对离线式反激变换器的副边同步整流管(MOSFET)驱动的高性能控制器,采用SOT23-6封装。

相关阅读:智融SW1608——全新高频率、高性能的同步整流驱动控制器

其支持6V或者9V VCC供电,并且VCC具有自供电功能,无需辅助绕组供电并支持宽输出电压范围, 配合MOSFET使用替代肖特基整流二极管,可以显著提高系统效率。

SW1608支持600KHz工作频率,并支持 High Side/Low Side 多种应用场景,支持 CCM/QR/DCM 多种工作模式。

此外其内部集成智能导通检测功能,可以有效防止 DCM 振铃引起的误导通;芯片还具有超低关断传输延迟时间和强下拉电流能力,可以显著降低整流管的电压应力

两颗同步整流管来自APM永源微,型号为AP70N12NF,耐压120V,导阻13mΩ,采用PDFN5*6封装。

充电器输出端采用了多颗固态电容进行滤波,其中三颗规格为35V 470μF。

另一颗稍小的输出端固态电容,规格为35V 220μF。

视线来到降压输出小板,正面可见多颗智融协议芯片、VBUS开关管以及三颗25V 220μF输出滤波电容。

降压输出小板背面分布多颗降压滤波电感,以及多颗VBUS开关管还有一个NTC热敏电阻探头用于检测温度。

充电器USB-C1接口协议芯片使用智融科技SW3566H降压控制器,这颗芯片是一款高集成度的多快充协议双口充电SOC芯片,支持USB-C和USB-A接口充电,并支持双口独立限流。

相关阅读:智融联合多家知名品牌,打造SW3566 Insider快充新生态

芯片内部集成了高效率同步降压转换器,支持20V7A和28V5A输出,支持PD3.1/QC/SCP/UFCS等快充协议,支持快充协议定制,最大支持140W输出功率。

SW3566H集成了CC/CV模式,双口管理逻辑和母线电压检测,搭配对应的降压开关管和VBUS开关管即可实现双口降压输出。

芯片内置的降压转换器工作频率为180KHz,支持PWM和PFM工作模式。输出电流,线损补偿等保护阈值均可通过I2C接口进行设定,内置的ADC可实现输入输出电压,输出电流,芯片温度等9个通道的数据采样,支持外接MCU进行参数显示。

SW3566H支持36V输入电压,最高输出电流7A,芯片内置软启动,输入过压/欠压保护,输出过压/欠压保护,输出过流/短路保护,DP/DM/CC过压保护,芯片过热保护和外接NTC热敏电阻保护,以及限功率保护。芯片采用QFN4*4-32封装。

USB-C1接口对应的其中一颗VBUS开关管丝印SY6044R2LX3。

充电器USB-C2接口协议芯片同样使用智融科技SW3566H。

充电器USB-C3和USB-A接口协议芯片同样使用智融科技SW3566H。

USB-A接口对应的两颗VBUS开关管丝印SY6044R2LX3。

USB-C1对应的另外两颗、USB-C3对应的三颗、USB-C3对应的两颗,共七颗VBUS开关管丝印均为SY6044R2LX3。

一个NTC热敏电阻探头,该探头埋在PCBA模块内部,用于实时检测温度。

全部拆解完毕,来一张全家福。

充电头网总结

最后附上产品的物料清单,方便大家查阅。

通过拆解可见,泓富电子这款140W 3C1A智能屏显氮化镓充电器的拆解,可见产品正面集成的数码显示屏由维安MCU协同融和微触摸芯片实现交互,用于实时输出各端口功率、机身温度及累计充电时间。

电路设计上,整机主要电源管理芯片均采用智融方案。PFC侧由智融SW1301搭配英诺赛科INN700D140C氮化镓开关管进;初级主控芯片SW1108P搭配英诺赛科 INN700D190B氮化镓;次级同步整流则由智融SW1608 配合永源微AP70N12NF MOS管组成。

在二次降压输出阶段,独立的降压小板上采用了三颗智融科技SW3566H协议芯片,负责3C1A四个接口的快充协议识别与多口功率分配。

内部工艺方面,PCBA模块内部元器件之间填充了导热灌胶,背面覆盖大面积导热硅胶垫,并内置了NTC热敏电阻探头用于实时监测内部温度。整机布局紧凑,元器件排列规整,整体集成度较高。

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