Anker安克推出了最新一代多口氮化镓快充,本次拆解的是Anker安克全氮化镓120W充电器。其具备120W总输出功率,单口最大输出功率100W,满足笔记本和手机的快充需求。 

 

Anker 120W充电器内部搭载了全球首发的氮化镓HFB架构,通过创新堆叠技术和定制器件等,将120W氮化镓充电器体积压缩至65W大小,配备折叠插头,更加便于携带。 值得一提的是,Anker全氮化镓120W充电器还应用了PowerIQ 4.0技术,新增的全时功率分配技术,在其他多口充电器还只能固定功率输出的情况下,Anker在业内首次实现了C口之间的充电功率可以实时自动分配调整。下面充电头网就对Anker 120W充电器进行拆解,看看内部应用了哪些黑科技。 

 

Anker GaNPrime 120W充电器开箱

 

 包装盒正面印有ANKER品牌、GaNPrime、充电器外观、名称、Power IQ 4.0、2 USB-C、1 USB-A等跟产品息息相关核心特点。 

 背面印有产品卖点信息,设计相当科幻,让整个包装更具科技感。 

 侧面印有120W总功率、输入以及输出参数,产品通过了PSE、TUV认证以及VI级能效认证。 

 包装内含Anker 120W充电器、固定胶圈以及使用说明书。 

 为保证充电器能够稳定使用,Anker细心的在这款产品中加入一个带吸盘的胶圈,Anker 120W充电器搭配这个胶圈使用,在墙插等应用场景中,也能稳定充电不脱落。 

 Anker 120W充电器设计风格和自家旗下的超能充系列相似,机身主体为PC材质黑色外壳,表面哑光,输出端也有一块银色装饰板。 

 机身正面印有ANKER品牌和GaNPrime。 

 输入端配备可折叠插脚,携带方便且不会刮伤包里其它设备。 

 输入端外壳上印有充电器参数型号:A2148输入:100-240V~50/60HZ 1.9A输出:USB-C1/C2:5V3A、9V3A、15V3A、20V5A (100W Max)USB-A:4.5V5A、5V4.5A、5V3A、9V2A、12V1.5A (22.5W Max)双口输出:USB-C1+USB-C2:120W MaxUSB-C1+USB-A:120W MaxUSB-C2+USB-A:24W Max三口输出:USB-C1+USB-C2+USB-A:120W Max总输出:120W Max产品通过了PSE、TUV认证以及VI级能效认证。 

 顶面配有2C1A三个接口,舌片均为Anker经典蓝色配色,C口外围设计有笔电和IQ 4标识。 

 测得Anker 120W充电器机身长度为80.22mm。 

 宽度为32.07mm。 

 厚度为43.06mm,通过测量数据算得体积约为110.78cm³,功率密度达1.08W/cm³。 

 和苹果140W充电器对比,体积优势巨大。 

 拿在手上的大小直观感受。 

 Anker 120W充电器净重约为195g。 

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

 并且具备5V3A、9V3A、15V3A、20V5A四组固定电压档位,以及3.3-11V5A一组PPS电压档位。 

 测得USB-C2口兼容协议和C1口的完全一样。 

 PDO报文也相同,即两个C口单口输出性能相同,支持功率盲插,日常使用更方便。 

 测得USB-A口支持FCP、SCP、AFC、QC3+快充协议。 

 使用Anker 120W充电器USB-C1口搭配Anker 100W快充CC线给苹果MacBook Pro充电,测得功率为19.46V 4.65A 90.45W,成功开启20V5A快充档位。 

 使用USB-C2口充电,测得充电功率为90.44W,同样成功开启20V5A快充。 

 使用USB-A口给华为Mate 40充电,测得充电功率为19.07W。 

 同时充两台MacBook Pro,测得充电功率分别为56.86W和55.65W。 

 同时充MacBook Pro和华为Mate 40手机,测得充电功率分别为83.56W和19.42W。 

 使用充电器两个C口同时给苹果MacBook Pro和iPhone 13充电,测得充电功率分别为57.16W和19.32W。

 

Anker GaNPrime 120W充电器拆解

 

 看完了Anker 120W充电器的开箱,尺寸和测试,下面就对充电器进行拆解,看看内部的黑科技设计。 

 沿输入端撬开超声波焊接的外壳,充电器内部为粉色导热胶灌封成为一个整体。 

 使用切割机切开外壳,取出内部PCBA模块。 

 充电器外壳内部粘贴铜箔散热,铜箔表面粘贴高温胶带绝缘。 

 充电器内部PCBA模块使用导热胶灌封成为一个整体,输出侧可以看到USB-C和USB-A母座以及滤波电容。 

 另一侧输入端完全被导热胶灌封。在充电器中使用灌封工艺能加强散热性能,均匀散热,还能防止水汽渗入,同时固定元件,大大增强充电器的散热性能,机械强度和耐候性。 

 清理掉灌封胶,Anker 这款氮化镓充电器采用了多块PCB组合焊接的工艺,并使用了平面变压器,模块外观规整,空间利用率高。 

 另一面PCBA焊接整流桥,PFC升压电路,氮化镓功率芯片,半桥氮化镓合封芯片和HFB控制器。 

 使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为77.62mm。 

 PCBA模块宽度约为36.67mm。 

 PCBA模块厚度约为24.92mm。 

 PCBA模块前端空缺位置为折叠插脚的空间,另外一侧焊接小板,小板上焊接EMI滤波电路,充分利用空间。安规X2电容,保险丝共模电感采用高温胶带缠绕加强绝缘,并打胶固定。 

 充电器PCBA高压侧一览,左上角为PFC控制器和氮化镓功率芯片,右上角为输入端整流桥,右侧下方是平面变压器,在变压器左侧为HFB混合反激控制器和半桥氮化镓芯片。 

 另外一面为低压侧,焊接降压控制器,降压开关管和VBUS开关管以及热敏电阻和输出USB-C母座。

 侧面小板焊接一颗光耦。 

 输出端小板焊接连接到上下两片PCB上固定。 

 焊接拆分开充电器PCBA模块,PCB与元件之间的空隙也被灌封胶填充,将充电器填充成为一个整体,提升导热性能,加强机械强度。 

 清理掉灌封胶,PCBA模块一览,其中左侧为平面变压器,中间为低压降压电路,低压降压电路焊接两颗热敏电阻用于检测充电器内部温升。右侧为高压开关电源部分,焊接PFC电路和HFB电路。 通过对充电器的观察发现,anke这款120W氮化镓充电器采用PFC+HFB半桥架构设计,PFC电路将输入电压升压为HFB半桥电路供电,经过同步整流输出固定电压。输出固定电压为两路同步降压电路供电,实现独立快充输出。下面就从输入端开始了解整个充电器的设计与用料。 

 PCBA模块前端焊接小板,焊接输入保险丝及EMI滤波电路。 

 小板后面焊接滤波电容电感,PFC升压电感,谐振电容和高压电解电容。 

 小板上焊接保险丝,安规X2电容和两级共模电感。 

 输入端延时保险丝来自贝特电子,出料号932,具有慢熔断特性,能够承受电解电容充电时的冲击电流,规格为5A 250V。 

 安规X2电容来自东莞成希,规格为0.47μF。 

 两级共模电感均缠绕高温胶带绝缘,并打胶固定。共模电感采用绝缘线和漆包线绕制在绿色磁环上。 

 拆下开关电源板焊接的直插器件,输入端焊接一颗整流桥。 

 贴片整流桥特写。整流桥用于将输入交流电转换成脉动直流电。 

 在主板背面也焊接一颗整流桥,丝印8M 208,使用两颗整流桥半桥连接,均摊发热降低温升。 

 整流桥输出的脉动直流电由两颗薄膜电容磁环电感组成的滤波电路滤波,两颗薄膜电容来自东莞成希,规格为1μF 450V。 

 滤波电感采用磁环绕制,经过滤波电路的直流电进入PFC电路升压。 

 PFC控制器来自安森美,型号NCP1623,其基于创新的 Valley 同步频率折返(VSFF)方法。VSFF 可在标称负载和轻负载条件下最大限度地提高效率,在重载时运行在临界模式,轻载运行在断续导通模式,并支持谷底开通以提高效率。 NCP1623支持临界模式、断续导通模式运行,谷同步频率折返可在标称负载和轻负载下提升效率,并且可在低开关频率下获得良好的功率因数。 

 PFC升压开关管采用纳微新一代增加GaNSense™️技术的智能GaNFast™️氮化镓功率芯片NV6136A,替代了缓慢、低效的传统硅材料,减少 25% 的损耗,从而实现更小、更轻、更快的充电性能。为了获得更高的系统稳定性,GaNSense从检测到保护仅需 30纳秒——比分立式氮化镓方案快了6倍。 

 纳微NV6136A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。NV6136A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。 

 PFC升压电感采用ATQ23磁芯,严密缠绕胶带绝缘。 

 PFC升压整流管来自平伟,型号MUR5JGER,是一颗额定电流5A,耐压600V的超快恢复二极管。 

 另一颗二极管型号GS3MB,同样来自平伟,是一颗3A的二极管,用于PFC旁路,起到保护作用。 

 高压滤波电解电容来自永铭,规格为100μF420V。 

 初级控制器来自英飞凌,型号为XPDS2201,是一颗数字混合反激控制器,内部集成600V高压启动电路和高低侧MOS驱动。采用峰值电流模式控制,用于快速的负载响应。基于输出电流水平自动切换到突发模式运行,支持初级侧过电压保护,待机功耗<75mW,可通过单引脚UART界面配置参数,采用PG-DSO-14封装,外围元件精简。 

 Anker 120W充电器全球独家首发 HFB 架构,而半桥氮化镓芯片同样是采用英飞凌IGI60F1414A1L。这是 HFB 架构和 iGaN 首次一起应用在消费电子产品上,该技术实现了业界最高的 95% 系统级充电效率。与其他解决方案相比,降低了21%的能量损耗。 英飞凌IGI60F1414A1L内部集成两颗140mΩ导阻,耐压600V的氮化镓开关管,以半桥形式连接,并具备独立的隔离驱动器。相比两个独立的氮化镓开关管以及驱动器的组合,大大节省PCB占板面积。IGI60F1414A1L支持400W半桥应用,内置驱动的氮化镓器件极大程度的简化了驱动电路的设计,并可针对设计进行特性优化。 Anker 这款充电器输出功率为120W,使用英飞凌半桥氮化镓芯片,集成度更高,并且降额使用,温升更低。这是英飞凌XPDS2201混合反激控制器与IGI60F1414A1L半桥氮化镓芯片,首次一起应用在消费电子产品上,打造了更高效的氮化镓快充解决方案,并由Anker全球首发了这项技术。 

 为初级主控芯片供电的滤波电容,来自永铭,规格为47μF35V。 

 与变压器初级绕组串联的谐振电容,规格为0.56μF 250V。 

 蓝色安规X电容特写,引脚套有塑料管绝缘。 

 EL1018光耦用于输出电压反馈。 

 平面变压器次级侧焊接同步整流控制器和同步整流管,MLCC电容用于输出滤波。磁芯缠绕铜箔屏蔽,焊接导线接地,铜箔外层缠绕胶带绝缘。 

 平面变压器小板次级侧焊接一颗固态电容用于输出滤波。 

 同步整流控制器来自MPS,丝印IBUJN,实际型号为MP6951GJ,为MPS最新推出的一款同步整流控制器,支持DCM,CCM,QR,ZVS工作模式,还支持ACF主动钳位反激和HFB混合反激,工作频率可达1MHz,支持驱动氮化镓同步整流管,支持高侧和低侧应用,采用TSOT23-6封装。

 同步整流管来自英飞凌,型号BSC0802LS,是一颗耐压100V的NMOS管,导阻3.4mΩ。 

 平面变压器小板上焊接一颗滤波电容,来自永铭,NPT系列125℃耐热固态电容,规格为470μF25V。 

 将平面变压器磁芯敲碎一览。 

 从丝印可以看出平面变压器小板来自JOVE中富电路,是一家专业的线路板生产制造厂家,国家级高新技术企业,公司现已上市。 

 二次降压小板焊接USB母座,滤波电容,并焊接一块小板焊接降压电感和贴片Y电容等。 

 拆下焊接的小板和直插元件,降压电感小板上固定一块橡胶罩,用于支撑并与初级电路绝缘,母座均粘贴胶带绝缘。 

 小板外侧焊接一颗EL1018光耦,用于PFC开关控制,在空载和轻载时关闭PFC电路节能。 

 小板上焊接两颗降压电感,贴片Y电容和USB-A母座。 

 贴片安规Y电容来自鞍山奇发。 

 平面变压器输出端焊接的输出滤波电容来自永铭,NPX系列固态电容,规格为1000μF25V。 

 二次降压小板上焊接两颗智融SW3536,分别对应两路独立的降压输出。SW3536是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持USB-A+USB-C双口快充输出,支持双口独立限流。内部集成了7A高效率同步降压变换器,支持PPS/PD/QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP/TFCP等多种快充协议,最大支持140W输出功率。 

 SW3536集成CC/CV模式,双口管理逻辑以及双芯片动态功率分配,外围元件精简,是一颗完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。SW3536支持36V输入电压,满足12-24V输入车充应用,适用于快充适配器,插排以及车充应用。 

 另外一路的降压协议芯片也是使用智融SW3536。 

 小板另外一面焊接了热敏电阻和降压开关管,滤波电容,以及一颗用于整机控制的单片机。 

 用于降压的开关管来自英飞凌,型号BSZ018N04LS6,是一颗耐压40V的NMOS,导阻1.8mΩ。 

 另外一颗型号同样为BSZ018N04LS6。 

 另外两颗降压开关管型号为BSZ063N04LS6,是一颗耐压40V的NMOS,导阻6.3mΩ。 

 另外一路的降压开关管为同型号。 

 两路降压输出的合金电感均为4.7μH。 

 用于两路降压输出的滤波电容,为永铭NPX系列固态电容,470μF25V。 

 用于USB-C接口的VBUS开关管型号为BSZ018N04LS6。 

 用于USB-A和USB-C两个接口的输出VBUS开关管均为英飞凌BSZ018N04LS6。 

 圣邦威 SGM8199A1电流传感放大器用于输出电流采样。 

 热敏电阻用于检测充电器内部温升。 

 另外一颗热敏电阻也是用来检测充电器内部温升,使用两颗热敏电阻检测不同位置的温升,实现全面的过热保护。 

 用于充电器内部温度检测及保护控制功能的单片机,来自东软载波,型号ES8P5066FJNK,是一颗M0内核的32位高性能低功耗单片机,采用QFN32封装,内置ADC用于温度检测,同时还用于控制功率自动分配功能。 

 USB-C母座焊接在小板上,母座贴高温胶带绝缘,并打白胶固定。 

 小板另外一面可以看到,USB-C母座为过孔焊接固定。  

 USB-A口采用 Anker 特有的蓝色胶芯,正负极加宽配合特殊触点,支持大电流快充。 

 USB-A母座丝印VE和日期信息。 

 全部拆解一览,来张全家福。 

 

充电头网拆解总结

 

 Anker最新推出的全氮化镓120W充电器不仅具备主流2C1A接口配置以及强悍输出性能,而且全球独家首发HFB 架构和 iGaN 结合的全新技术,做到了行业首创。业界大厂英飞凌HFB+iGaN方案的加持,让产品性能效率再上一个新台阶。即便是一个小小的充电器,也能看的Anker孜孜不倦的创新追求,努力为消费者带来更好的使用体验,值得肯定。 

 

Anker 120W充电器采用PFC+HFB电路架构,并内置英飞凌氮化镓器件,得益于全球独家首发的HFB架构,充电器体积非常小,做到了体积与性能双优。 

 

其中PFC升压控制器采用安森美NCP1623,搭配纳微氮化镓功率芯片NV6136A,HFB半桥采用英飞凌XDPS2201混合反激控制器搭配IGI60F1414A1L半桥氮化镓芯片组成。得益于全球首发的HFB架构,大大缩小了充电器体积。内置了首次商用的英飞凌氮化镓半桥芯片,为氮化镓快充提供集成度更高,体积更小,能效更高的解决方案。 输出使用两路独立的降压电路,均使用智融SW3536进行输出降压,同步整流管及降压开关管均来自英飞凌,电源内部使用一颗东软载波单片机进行全时功率分配和过热保护功能。充电器内部采用多块PCB焊接组合而成,内部采用灌封工艺,增强散热性能,最大限度利用空间,缩小体积。