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【拆解】马拉松65W 2C1A氮化镓充电器拆解报告

2022/03/17
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经过多年的推广和验证,氮化镓功率器件的性能优势已经在消费类电源市场中得到广泛认可,同时氮化镓也凭借着高频、高效、高功率密度的特点,成为了市场新宠。

近日充电头网收到了一款马拉松品牌的65W氮化镓快充充电器,和市面上大部分同级别快充产品一样,这款充电器采用了折叠插脚和2C1A的接口配置,并且可以支持多种主流的快充协议。性能方面,支持单口最大65W输出以及多口智能降功率,最多可以为两台设备同时快充或者满足三台设备同时充电,作为普通用户的日常使用而言,已经完全够用了。

值得一提的是,这款充电器内置的电源芯片以及功率器件均为国产品牌,是一款全套国产氮化镓快充产品。今天充电头网主要为大家分享这款65W2C1A氮化镓快充充电器拆解,看看其内部用料和做工如何。

一、马拉松65W 2C1A氮化镓充电器外观

充电器采用白色包装盒,正面是外观图片,上面印有马拉松的品牌logo,下方标注了“专注高端体验,苹果官方认证品牌”等字样。

在包装盒的背面,印着详细的产品规格参数和厂商信息。

包装盒里包含了充电器和一份使用说明书。

充电器采用PC阻燃外壳,长方体外形,边缘采用圆角过渡,正面印有马拉松的品牌logo,输入端配备可折叠插脚,输出端为2C1A三个接口。

输出端两个USB-C接口采用黑色胶芯,端面不露铜,USB-A接口采用橙色胶芯。

插脚侧印有详细的规格参数:

产品名称:旅行快速充电

产品型号:TC-069

输入:100-240V~50/60Hz 1.5A

USB-C1输出:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A 65W  Max

USB-C2输出:5V3A、9V3A、12V2.5A、15V2A、20V1.5A 30W  Max

USB-A输出:4.5V5A、5V4.5A、9V3A、12V2.5A、20V1.5A 30W  Max

C2+A:5V3A

C1+A:45W+18W

C1+C2:45W+18W

C2+C3+A:45W+15W

制造商:东莞和创绿能电子科技有限公司

实测充电器外壳长度约为59.84mm。

宽度约为47.44mm。

厚度约为30.68mm,经过计算,充电器的功率密度约为0.74W/cm³。

净重约为123g。

马拉松65W 2C1A氮化镓充电与苹果原装61W充电器体积对比,体积几乎缩小了一半。

将这款65W充电器拿在手上,大小适中,携带很方便。

使用ChargerLAB POWER-Z KT002测得USB-C1口支持Apple2.4A、Samsung5V2A、DCP协议以及QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、PE2.0、PD3.0、PPS等主流快充协议。

USB-C1接口的PDO报文显示,支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五组固定电压档位,以及一组3.3-11V 5A的PPS电压档位。

继续测得USB-C2接口的输出协议与USB-C1接口完全一致。

PDO报文显示,USB-C2接口支持5V3A、9V3A、12V2.5A、15V2A、20V1.5A五组固定电压档位,以及一组3.3-11V 3A的PPS电压档位。

USB-A接口除了USB PD协议外,其余协议与C1、C2接口保持一致。

二、马拉松65W 2C1A氮化镓充电器拆解

从插脚侧将充电器外壳打开,可见内部元器件之间使用了注胶处理。输入端一条线缆链接PCB板取电,另外一只插脚末端使用弹片与PCB板接触供电。

由于电源模块内部的注胶与外壳粘连在一起,无法直接取出,需要将外壳完全切开才能取出电源模块。

电源模块正面采用一大块黄铜散热片包裹覆盖。

散热片次级侧使用胶带缠绕绝缘。

电源模块的背面同样覆盖了大面积的散热片,并使用导热垫,增加接触面积。

实测PCB板的长度约为55.25mm。

宽度约为42.28mm。

厚度约为25.31mm。

将散热片拆除,并清理掉元器件之间的硅胶。输入端设置了一块小PCB板,上面布置了整流桥保险丝热敏电阻等器件。

输出端三个接口分别使用一款PCB板焊接在电源主板上。

电源模块正面一览。

PCB板背面一览,设置了AC-DC开关电源控制电路,初级和次级之间采用镂空处理,加强绝缘性能。

马拉松65W充电器采用了经典高频QR开关电源架构+两路DC-DC二次降压设计,三口输出支持功率智能分配,下面从输入端开始介绍各器件的信息。

输入端小板上的整流用于将高压交流电转换为脉冲直流电,这里使用两颗桥并联,均摊发热。

正面设有安规X电容NTC热敏电阻以及共模电感

来自东莞成希电子的安规X电容,0.22μF。

NTC浪涌抑制电阻,用于消除异常情况下的浪涌冲击。

共模电感用于EMI滤波处理。

输入端四颗高压电解电容将脉冲直流电进行滤波处理,电容品来均为CyXincon,其中两颗400V 33μF。

另外两颗规格一致,均为400V 22μF。

主控芯片供电电容,规格100V 10μF。

来自必易微的氮化镓直驱控制芯片KP2202,该芯片内置高压启动功能,并集成了AC输入掉电检测与X电容放电功能;芯片拥有±1%恒压精度;超低启动/工作电流,待机功耗小于30mW;支持谷底锁定模式。

必易微KP2202最高工作频率分500kHz、300kHz、140kHz三档可调;通过峰值电流抖动实现抖频功能;VDD供电范围10-112V;芯片集成完善全面的保护功能,内置驱动器可驱动CoolMos和GaN开关管,此前该芯片已经被傲基65W 2C1A超级硅充电器采用。

主功率器件来自英诺赛科,型号INN650D02,该器件额定耐压为650V,峰值耐压750V,导阻低至0.2Ω,符合JEDEC标准的工业应用要求,支持ESD保护,支持开尔文源极。最高工作温度150℃。

英诺赛科INN650D02开关管具有良好的高频特性,且导通电阻小,适合高频高效的开关电源应用,采用DFN8*8封装,具备超低热阻,散热性能好,适合高功率密度的开关电源应用。

充电头网拆解了解到,该氮化镓开关管还被SPRUCE 140W 3C1A无线充二合一充电座、安述240W氮化镓+碳化硅适配器、QCY 65W 2C1A氮化镓快充、联想小新100W双C口氮化镓快充、努比亚120W 2C1A三口氮化镓快充、红魔手机6 Pro标配120W PD氮化镓快充、REMAX 100W氮化镓充电器、摩米士100W 2A2C氮化镓快充、魅族65W氮化镓充电器等多款产品采用,芯片质量获得市场认可。

变压器特写。

在PCB板正面变压器旁边设有一颗光耦,通过输入端的电流变化,改变内部发光二极管的发光强度,调节输出端内置光电三极管的导通程度,用于输出电压反馈。

两颗东莞成希的Y电容,用于输出抗干扰

同步整流控制器采用的是必易微KP4060,该芯片支持DCM、CCM、QR工作模式和有源钳位 Flyback 拓扑,支持600kHz工作频率,集成高压检测电路和高压供电电路,集成智能双路LDO,无需辅助绕组供电,支持输出短路SR工作。采用了节省空间的SOT23-6封装。

KP4060支持宽范围输出电压应用,特别适用于支持QC、PD等协议的快充领域。并且支持高侧或低侧配置。<30ns 开通和关断延时,Gate驱动有源钳位技术,防止寄生耦合导致的误开通,具有专利的智能电流过零关断和智能开通检测技术防止误开通,确保安全使用。

同步整流MOS来自维安。

同步整流输出滤波固态电容选用了两颗,其中一颗规格为20V 820μF。

另外一颗规格为25V 220μF。

USB-C1接口所在PCB板,正面设有一颗电感和一个固态电容。

背面是一颗降压芯片和两颗MOS管。

降压协议芯片均采用智融SW3516H,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。

SW3516H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,最大输出PD 100W,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。

充电头网通过拆解发现,智融SW3516H还被华硕65W 2C1A氮化镓充电器、努比亚65W氘锋三口氮化镓快速充电器、雷柏65W GaN快充、绿联65W 4C口氮化镓快充充电器、联想90W闪充双口氮化镓充电器、鸿达顺120W四口2C2A快充等多款产品采用,此外智融的快充芯片还可用于USB PD快充移动电源、快充车充等领域。

两颗锐骏MOS管用于搭配智融SW3516H实现降压功能。

降压电感外套热缩管

输出滤波固态电容规格25V 220μF。

USB-C2接口所在PCB板上同样设置了一颗降压电感和一颗固态电容。

背面为一颗降压芯片和三颗MOS管。

降压和协议识别同样采用智融高集成芯片SW3516H,负责一路降压和USB-C2接口和USB-A接口的协议识别功能。

两颗同型号的降压MOS。

另有一颗接口切换MOS管。

降压MOS特写。

25V 220μF输出滤波固态电容。

USB-A接口所在PCB板上没有控制电路,与USB-C2接口共享一路。

两路输出由外置的单片机控制,实现功率智能分配功能。

马拉松65W 2C1A氮化镓快充充电器全部拆解完毕。

充电头网总结

马拉松65W 2C1A快充充电器并没有在外壳上标明氮化镓字样,但通过充电头网的拆解可知,其内部应用了氮化镓功率器件,同时也正得益于氮化镓技术的应用,整个充电器的体积得到优化,相较传统同规格电源,更为小巧、便携。

性能方面,三个接口均采用多协议兼容的策略,输出功率则采用单口65W+30W+30W的配置,并可支持功率动态分配,尽可能满足主流手机、平板、笔记本电脑、游戏机等产品的充电需求。

在用料方面,马拉松这款65W氮化镓快充充电器的核心器件均来自国产品牌,其中AC-DC控制器采用的是必易微KP2202+KP4060组合,技术成熟、性能稳定;氮化镓功率器件选用的是英诺赛科INN650D02,次级侧搭配维安同步整流MOS;两路二次降压选用智融科技的明星方案SW3516H,高度集成、外围精简。

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