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超暴力拆解小米120W氮化镓充电器:支离破碎中寻找国产芯

2022/11/28 作者:曹顺程
阅读需 6 分钟
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氮化镓充电器的快速崛起让消费者不再满足低功率的快充,而消费者的迫切需求也促使各家厂商不断追逐更高功率的快充方案,目前公认的120W左右的快充算是属于消费电子行业第一梯队,因此本期硬核拆评将拆解一款小米的120W氮化镓快充,看看高功率的氮化镓快充方案有何不同?

拆解

小米120W氮化镓充电器外观采用固定插脚设计,只有一个USB Type-C输出接口。通过暴力拆解后的全家福如下图所示,支离破碎,其中充电器内部PCBA模块上灌注的导热胶已经清理完毕。

首先可以看到外壳内部有专门的石墨导热贴,有利于充电器的快速散热;其次,内部PCBA板布局非常紧凑,器件密密麻麻,采用的了PFC+准谐振反激式的电源架构,来具体看下涉及到了哪些厂商的器件。

从输入端开始,有压敏电阻,用于输入过压保护;有输入端保险丝,采用热缩管包裹绝缘;有NTC浪涌抑制电阻,用于减小接入电源的浪涌电流。有高压电解电容、安规电容、薄膜电容、双绝缘Y电容、输出滤波的固态电容、PFC电感、平面变压器等基础器件。

其中这些基础元器件中最有意思的是平面变压器的应用,不同于传统变压器,平面变压器是直接设计在PCB小板上,并且贯通这个主板,好处就是非常节省PCB空间。

除了基础器件外,板子上的国产芯片也不少。

两颗同型号的整流桥用于均摊散热;

矽力杰PFC控制器(SY5072B),运行在临界模式,采用恒定导通时间运行,内置的升压转换器采用准谐振开关以获得高效率及优化EMI性能;

纳微半导体PFC升压开关管(NV6134),集成度非常高,不仅集成了功率芯片,还包括了保护电路,驱动电路和逻辑电路,散热温控以及转化效率都非常好;

用于PFC整流的快速恢复二极管(ES5JCR);

初级侧的反激准谐振PWM控制器是安森美的 NCP1342,支持宽范围Vcc供电、支持外接热敏电阻进行过热保护和多重完善的保护功能。旁边有一颗热敏电阻,用于检测充电器温度,进行过热保护。

两颗EL亿光光耦,用于输出电压反馈及调节。

英集芯USB PD协议芯片(IP2729),内置集成了USB PD、QC3.0快充以及小米120W秒充协议,功能十分强大。不过这个最大的120W功率输出只能基于小米私有协议,也就是说,其它的手机或者设备在使用USP PD快充协议下最大功率只有65W。

威兆半导体的输出VBUS开关管(VS3698AE),NMOS,耐压30V,导阻3mΩ。

然后再来看平面变压器小板上的一些元器件。

一颗纳微半导体的氮化镓开关管(NV6134);

MPS的同步整流控制器(MP6908A),最高工作频率600KHz,支持DCM,CCM和QR以及ACF工作模式,支持标准电压和逻辑电压驱动的同步整流管。同步整流管同样是威兆半导体的NMOS(VSP003N10H) ,支持10V逻辑电压驱动,耐压100V,导阻3.8mΩ。看来国产的功率器件在消费品上很突出。

关于小米120W氮化镓充电器的BOM大致如下,有需要的可以参考。

厂商 型号 说明
矽力杰 SY5072B PFC控制器
纳微 NV6134 PFC升压开关管
未知 ES5JCR 快恢复二极管
安森美  NCP1342 准谐振初级PWM控制器
MPS MP6908A 同步整流控制器
威兆半导体 VSP003N10H 同步整流管
亿光 EL1019 光耦
英集芯 IP2729 USB协议芯片
威兆半导体  VS3698AE VBUS开关管
未知 LMB10L30 整流桥

小结

拆解完小米的120W氮化镓充电器,整体而言,结构设计紧凑,得益于对于平面变压器的应用,内部元器件排布非常密集,空间利用率高,除了两颗纳微半导体的氮化镓功率芯片以及MPS的同步整流控制器,其它像协议芯片,MOS管等都用了国产芯片来实现,看来在消费电子领域,国产器件的平替没什么问题。

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