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拆解报告:古石35W双USB-C氮化镓充电器

11/07 11:34 作者:充电头网
阅读需 15 分钟
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前言

 
知名电源厂商古石科技推出了一款双USB-C口的氮化镓充电器,这款充电器采用白色方块设计,外观小巧精致,自带折叠插脚,便于日常使用。充电器具备35W输出功率,输出支持盲插,既能满足手机充电需求,也能为笔记本电脑充电。充电头网已经拿到了古石科技这款氮化镓充电器,下面就进行拆解,看看内部的设计如何。

此前充电头网评测过古石另一款造型35W充电器,还拆解过古石科技20W PD快充充电器、古石科技30W PD快充氮化镓充电器、古石科技迷你30W氮化镓快充充电器等产品,欢迎查阅。

古石35W氮化镓充电器外观
 

 
充电器采用PC材质白色外壳,表面磨砂抗指纹,顶面微凸边缘倾斜过渡。
 

 
输入端收缩设计,腰身一面印有35W字样。
 

 
输入端外壳印有充电器参数

型号:GS-W35A0951

输入:100-240V~50/60Hz 1A

USB-C1/C2输出:5V3A、9V3A、12V2.92A、15V2.33A、20V1.75A

PPS:3.3-11V3A

总输出:35W Max

制造商:深圳市古石科技有限公司

充电器已经通过了FCC、PSE、UL认证。
 

 
充电器配备可折叠美规插脚,插脚收纳自如携带方便。
 

 
另一端配有双USB-C接口,均为白色胶芯。
 

 
测得充电器机身高度为48.01mm。
 

 
宽度为32.05mm。
 

 
厚度为42mm。
 

 
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70g。
 

 
使用ChargerLAB POWER-Z KM002C测得USB-C1口支持FCP、AFC、QC3.0、PD3.0、PPS、QC4+充电协议。
 

 
并且具备5V3A、9V3A、12V2.92A、15V2.33A、20V1.75A五组固定电压档位,以及3.3-11V3A、3.3-16V2.15A两组PPS电压档位。
 

 
测得C2口兼容协议和C1口的完全一样。
 

 
PDO报文也完全相同,两个C口单口输出性能完全相同,支持功率盲插。
 

古石35W氮化镓充电器拆解

 
对古石这款双口35W氮化镓充电器有了基本了解后,下面继续对其进行拆解,看看内部的用料和做工如何。
 

 
首先沿充电器外壳接缝撬开外壳,PCBA模块内部打胶固定,折叠插脚通过弹片连接到PCBA模块供电。
 

 
抽出充电器内部PCBA模块,PCBA模块由三块小板焊接组成。
 

 
充电器内部采用白色胶水固定麦拉片,用于初级和次级降压小板绝缘。
 

 
使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为43.05mm。
 

 
PCBA模块宽度约为37.85mm。
 

 
PCBA模块厚度约为24.3mm。
 

 
PCBA模块正面一览,左侧焊接输入小板,电容,变压器均打胶加固。下方焊接降压小板,小板上焊接降压电感,降压芯片以及USB-C母座等。
 

 
PCBA模块背面焊接氮化镓合封芯片,左下角焊接同步整流芯片,右侧焊接贴片Y电容和反馈光耦。
 
通过对PCBA模块的观察,古石这款35W双口充电器内置合封氮化镓芯片,采用高频QR开关电源架构,同步整流输出固定电压,再由降压小板根据负载需求降压输出。内部的开关电源方案均来自南芯科技。下面我们就从输入端开始了解各个器件的信息。
 

 
首先将充电器三块电路板拆分,顶部是降压小板,左下角小板焊接整流桥滤波电容,右下角大板焊接变压器等元件。
 
 

 
输入端垂直焊接一块小板,小板上焊接贴片保险丝共模电感,整流桥和高压滤波电容。
 

 
输入端延时保险丝规格为3.15A 250V,贴片焊接。
 

 
绿色NTC热敏电阻用于抑制充电器插电时的冲击电流。
 

 
共模电感采用漆包线和绝缘线绕制,外套热缩管绝缘。
 

 
整流桥来自深圳市沃尔德实业有限公司,型号WRMSB40M,这颗软桥通过较软的恢复曲线,比较平滑的关断特性,可以降低二极管结电容达到非常少的谐波振荡产生的效果。
 

 
沃尔德WRMSB40M详细资料信息。
 
充电头网了解到,沃尔德软桥还被OPPO 50W饼干氮化镓快充、鸿达顺65W 氮化镓充电器、飞频65W USB PD氮化镓充电器、ROCK 65W氮化镓充电器、麦多多65W氮化镓充电器、麦多多30W 1A1C快充充电器等多款产品采用,性能获得客户的一致认可。
 

 
在小板背面还焊接两颗滤波电容和差模电感
 

 
其中一颗滤波电容规格为18μF 400V。
 

 
另一颗滤波电容来自永铭,规格为27μF400V。
 

 
在两颗电容中间是差模电感,外套热缩管绝缘。
 

 
底部的PCB板焊接高压滤波电容和变压器,输出滤波固态电容
 

 
变压器旁的一颗滤波电容规格为27μF400V。
 

 
开关电源主控芯片采用南芯科技的SC3056,内置氮化镓功率器件和控制器。采用高频准谐振反激控制,具有全负载范围高能效和高可靠性,源自南芯科技的SC305x GaN Combo系列。SC3056内部集成650V耐压的氮化镓开关管,可轻松驱驾30W~40W输出功率范围。
 
SC3056工作在QR和DCM模式下,谷底开通以提高效率;提供自适应的频率折返用于实现全负载范围内的高效率;无负载时,芯片以突发模式运行,降低待机功耗。转换器内置高压启动电路,可实现超低的待机功耗和超快的启动速度。
 

 
SC3056内部集成软启动电路,以及用于超宽输出范围的分段式供电电路。在突发和故障模式下具有超低的工作电流,满足待机能效要求。最高工作频率为175KHz,大幅降低磁性器件的体积和成本。全功率范围具备抖频功能,用以改善EMI性能。
 
芯片内置过热保护,供电过压保护、供电欠压闭锁、逐周期电流限制、两级过流保护、输出过电压保护、输出短路保护过载保护,提供完善全面的保护功能。
 
据充电头网了解,南芯科技的快充方案广泛应用在充电器、无线充、车充、充电宝、储能电源等各个方面,并被立讯精密65W 1A1C氮化镓快充、华为66W超级快充车充、华为50W超级快充无线车充、紫米20号200W PD快充移动电源、小米20000mAh移动电源50W超级闪充版、三星10000mAh 25W PD快充移动电源、公牛600W户外移动电源、安克PowerHouse II 400户外电源等数十款产品采用,品质获得客户高度认可。
 
 

外置的一颗供电电容规格为10μF 50V。
 

 
变压器磁芯采用胶带严密缠绕绝缘。
 

 
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。
 

 
OR1009光耦用于输出电压反馈。
 

 
同步整流芯片来自南芯科技,型号SC3511,这是一颗智能快速关断同步整流器,内部集成100V 10mΩ同步整流管,可取代肖特基二极管获得更高的系统转换效率。
 

 
SC3511无需辅助线圈供电,内置私有的开启检查电路,具有极低的静态电流,从而减小整体待机功耗。支持DCM、CCM和QR运行模式,支持高端和低端同步整流应用,采用SOP8封装,适用于AC-DC适配器,USB PD快充,反激开关电源等。
 

 
两颗输出滤波电容来自绿宝石,为BC系列固态电容,规格为220μF 25V,两颗并联。
 

 
在充电器的输出端焊接降压小板,小板上还焊接降压电感和输出滤波电容,元件之间打胶固定。
 

 
将降压小板拆下,小板正面焊接两颗协议芯片,两个降压电感和两颗输出滤波电容,两路相同设计。
 

 
USB-C口协议芯片采用英集芯IP2723T,该芯片已通过USB IF协会PD3.0 PPS认证,TID:3135,是一款集成多种协议、用于USB输出端口的快充协议IC。支持多种快充协议,包括USB TypeC DFP、PD2.0/3.0、PPS 、HVDCP QC4、QC4+、QC3.0/2.0、FCP、SCP、AFC、MTK PE+ 2.0/1.1、Apple 2.4A、BC1.2以及三星2.0A。右侧为USB-C母座的TVS保护管,用于静电保护功能。

 
可为适配器、车充等单向输出应用提供完整的TYPE-C解决方案。此外IP2723T具备高集成度与丰富功能,在应用时仅需极少的外围器件,有效减小整体方案的尺寸,降低BOM成本。
 

 
英集芯IP2723T资料信息。

 
充电头网拆解了解到,英集芯IP2723T已被闪魔、摩米士、REMAX、麦多多、华科隆等多个品牌20W充电器采用,同时还被摩米士65W 2C1A氮化镓快充充电器、努比亚65W USB PD氮化镓充电器、努比亚1A1C 45W氘锋氮化镓快速充电器等氮化镓充电器使用,此外英集芯快充芯片还可用于车充、移动电源、适配器等各种充电领域,并被小米、京东京造、华为、三星、特斯拉等知名品牌的百余款产品采用。
 

 
另一个USB-C接口同样采用英集芯IP2723T协议芯片。下面降压电路元件相同,节省篇幅选取其中一路进行介绍。
 

 
降压电感外套热缩管绝缘,并且打胶固定。
 

 
输出滤波电容来自瑞隆,规格为330μF 25V。
 

 
小板背面焊接降压转换器和输出VBUS开关管。
 

 
降压转换器来自芯谭微,型号NDP1450KC,是一颗耐压40V,最大输出电流5A的同步降压转换芯片。芯片内置低阻开关管,内置可调节的线损补偿,输出电压可调,内置环路补偿和软启动,采用SOP8封装。
 

 
输出VBUS开关管来自芯控源,型号AGM310AP1,是一颗耐压30V的NMOS,导阻9.7mΩ,采用DFN3.3*3.3封装。
 

 

 
USB-C母座采用过孔焊接固定,白色胶芯不露铜。
 

 
全部拆解一览,来张全家福。

 
充电头网拆解总结

 
古石这款35W双口氮化镓充电器体积小巧,外观精细。充电器具有双USB-C输出口,单口使用时支持35W输出功率,双口同时使用支持功率自动分配。具备5-20V齐全固定电压档位以及3.3-11V3A、3.3-16V2.15A两组PPS电压档位,性能强悍,充分满足苹果、华为、小米等知名品牌设备快充需求。

 
充电头网通过拆解了解到,古石这款充电器采用南芯科技合封氮化镓电源方案,采用SC3056氮化镓合封芯片配合SC3511同步整流芯片,输出采用英集芯IP2723T控制芯谭微NDP1450同步降压转换器进行降压输出。充电器内部采用三块PCB焊接组合,打胶填充固定,用料和做工都很扎实。
 

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