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45瓦氮化镓充电器横向评测:折叠插脚双USB-C口配置

45瓦氮化镓充电器横向评测:折叠插脚双USB-C口配置PPS:3.3-16V2.5A、3.3-11V3.65AUSB-C1/C2:5V3A、9V3A、12V3A、15V2.66A、20V2A侧面印有充电器参数型号:CH035-CC输入:110-240~50/60Hz 1.2A

前言

苹果在今年的发布会上推出了两款双口充电器,定义了新型的双口充电器设计,支持双USB-C输出,并且双口均支持快充。UOCO.推出了一款40W的双口充电器,由东莞市合宜电子有限公司制造,得益于内置氮化镓器件,充电器的体积得到了显著缩小。充电器采用折叠插脚,体积小巧便于携带。

充电器支持双口功率盲插,两个接口均支持40W输出,双口同时输出时支持功率自动分配,且双口均支持快充,满足两个设备同时快充需求。下面充电头网就对这款充电器进行拆解,看看内部的用料和设计如何。

UOCO. 40W充电器外观

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充电器为经典直板造型,机身通体PC材质白色外壳,表面哑光处理。

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机身正面印有UOCO.品牌。

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侧面印有充电器参数

型号:CH035-CC

输入:110-240~50/60Hz 1.2A

USB-C1/C2:5V3A、9V3A、12V3A、15V2.66A、20V2A

PPS:3.3-16V2.5A、3.3-11V3.65A

USB-C1 USB-C2:(20W 20W)5V3A、9V2.22A

总输出:40W Max

制造商:东莞市合宜电子有限公司

充电器已经通过了FCC、CE、CB、RoHS认证。

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充电器配备可折叠美规插脚,携带方便且不会刮伤包里其它设备。

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输出端有LED指示灯以及双USB-C接口,接口有金属环装饰更显精致,外壳上印有输出参数。

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测得充电器机身高度为42.97mm。

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宽度为39.86mm。

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厚度为31.9mm。

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和苹果35W充电器对比,体积优势明显。

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拿在手上的大小直观感受。

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净重约为73g。

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接通电源LED指示灯亮蓝光。

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使用ChargerLAB POWER-Z KM002C测得USB-C1口支持Apple2.4A、QC3.0、QC4 、AFC、FCP、PD3.0、PPS快充协议。

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PDO报文显示C1口还具备5V3A、9V3A、12V3A、15V2.66A、20V2A五组固定电压档位,以及3.3-11V3.65A、3.3-21V2A两组PPS电压档位。

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测得USB-C2口兼容协议和C1口的一样。

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PDO报文也完全相同,即两个C口单口输出性能一样,支持功率盲插。

UOCO. 40W充电器拆解

在对充电器有了基本了解后,下面继续对其进行拆解,看看内部情况。

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沿外壳接缝拆开充电器外壳,充电器采用多块PCB组合焊接,交流输入通过导线焊接连接,空隙打胶填充加强散热。

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取出充电器内部PCBA模块,模块共采用五块PCB焊接组成,分别焊接初级和次级电路,以及USB-C母座,充分利用内部空间。

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外壳内部粘贴黑色铜箔辅助散热。

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交流供电导线焊接连接到侧面的PCB板上,PCB板均贴有浅绿色导热垫用于散热。

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PCBA模块一览,采用多块PCB堆叠焊接组成,将热源分散,均摊发热降低温升。

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使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为33.06mm。

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PCBA模块宽度约为34.83mm。

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PCBA模块厚度约为24.69mm。

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连接两块PCB的小板连接交流电源输入,小板上焊接共模电感和整流桥等器件。小板对应次级电路有麦拉片绝缘。

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黑色的PCB为初级电源部分,焊接氮化镓主控芯片,氮化镓开关管,同步整流芯片,贴片光耦和贴片Y电容。初次级开槽插入麦拉片加强绝缘。

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绿色的PCB为二次降压部分,焊接降压电路和协议部分。

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将充电器模块拆分开,黑色PCB为氮化镓电源模块,绿色PCB为协议降压部分。黑色小板焊接整流桥和共模电感,绿色小板焊接USB-C母座。

通过对充电器的观察发现,这款充电器采用反激开关电源设计,固定电压输出,输出电压通过两路独立的降压芯片,内置协议功能,根据负载需求,调节输出电压,并支持功率自动分配。下面我们就从输入端开始了解各个元器件的信息。

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输入端小板上焊接贴片保险丝,NTC热敏电阻,共模电感和整流桥。

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输入端延时保险丝为贴片封装,规格为3.15A。

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绿色NTC热敏电阻外套热缩管,用于抑制上电浪涌电流。

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共模电感采用漆包线和绝缘线绕制。

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输入端整流桥来自深圳市沃尔德实业有限公司,型号为WRMSB30M,规格3A1000V。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。

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沃尔德WRMSB30M规格资料。

充电头网拆解了解到,采用沃尔德WRMSB30M的还有即刻65W 2C1A氮化镓快充充电器、摩米士65W 2C1A氮化镓快充充电器、麦多多30W 1A1C快充充电器等产品。

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整流桥输出的脉动直流电送至开关电源小板,两颗滤波电容顶部套有胶帽绝缘。

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两颗高压滤波电容来自y.u.g昱光电子。

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规格均为33μF 400V。

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差模电感采用工字磁芯绕制,外包热缩管绝缘。

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初级主控芯片采用茂睿芯MK2697G,是一颗采用SOT23-6极小封装的高频QR AC-DC PWM控制芯片,Vcc耐压110V,支持9-90V Vcc供电,无需外部稳压电路,减小布板空间,使用更灵活。采用专利驱动技术,支持直驱增强型GaN功率器件,同时优化SR Vds应力,有效提高了产品效率及功率密度。

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茂睿芯MK2697G具有自适应多模式特性,满足PD快充不同输出电压下的能效要求,200KHz工作频率可以充分利用氮化镓开关管优势,提高效率并减小适配器体积。

茂睿芯MK2697G具有输出过压、过功率、VCC过压、输入过压保护、同步整流管短路保护等保护功能,适用于USB PD充电器和高功率密度电源应用。MK2697系列已交付大量客户量产,如:爱莎瓦特65W 2C1A氮化镓快充充电器。

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氮化镓功率芯片采用能华CE65E300DNYI,是一颗DFN5*6封装的增强型氮化镓器件,耐压650V,瞬态耐压750V,导阻为300mΩ。相比传统Si MOSFET器件,这颗GaN器件能大大提升系统效率、功率密度,减小系统尺寸及重量,并降低系统成本。相比市场上其他E mode GaN产品,其Vth要高60%,保证了在各种应用场景的驱动可靠性,无需负压关断,PCB Layout也变得更容易。

值得注意的一点是,相对目前市场上的E mode器件的Vth=1.5V,能华采用外延及芯片工艺的自主创新,将Vth提高到2.5V的同时保持2DEG的电阻一致,器件在Vgs=6V导通时电阻也维持不变,这意味着器件的成本(Ron*Die size)和器件饱和电流(Isat)维持在同等水平。

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能华半导体是目前少数几个能同时推出增强型GaN器件和耗尽型级联GaN器件的半导体公司。此次量产40W2C PD快充产品采用的能华增强型GaN器件 CE65E300DNYI,具有低导通损耗和低开关损耗,能够提升系统能效和功率密度,减小系统体积和重量;其具有的高阈值电压优势,不仅简化了 PCB 设计流程,而且提高了器件的可靠性,同时还能拓宽器件的应用场景,让更多的产品享受到GaN带来的高效优势。能华CE65E300DNYI可应用于PD快充、适配器、可再生能源、电信以及数据中心、马达驱动和工业等应用场景。

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变压器特写,磁芯缠绕胶带绝缘,并贴有信息标签。

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OR1009光耦用于输出电压反馈。

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两颗贴片Y电容串联提升安全等级。

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同步整流芯片特写,采用SOP8封装。

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两颗输出滤波电容来自NJcon永立,为固态电容,规格为470μF 25V。

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电源模块通过右侧的排针输出直流到降压部分进行降压输出。

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充电器输出侧一览,两块输出小板垂直焊接,降压电感与元件之间打胶固定。

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降压小板一览,焊接两颗降压转换器芯片,两路降压电感和输出滤波电容。

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两路降压转换器来自英集芯,型号IP6537,是一颗集成多种快充协议的降压SoC芯片,芯片内部集成同步降压转换器,支持USB PD3.0快充,支持QC2.0/3.0,支持华为FCP/SCP快充协议,支持MTK PE快充,支持三星AFC快充,支持SFCP快充。

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IP6537支持32V工作电压,输入耐压40V,满足USB PD快充多口降压以及24V车充应用。芯片内置输入过压、输入欠压、输出过流/短路保护,支持过热保护功能。CC引脚内置过压保护,耐压30V,有效防止损坏的数据线造成成品损坏。

IP6537降压芯片适用于车充、USB PD快充和智能插排应用,提供小体积高性能高集成度的降压解决方案。输出线补功能用于补偿线损,提升快充速度。

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另外一路的降压芯片也是IP6537。

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两路降压电感特写,外套热缩管绝缘。

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输出固态电容来自瑞隆,规格为100μF 25V。

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另外一颗固态电容规格相同。

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两个USB-C母座焊接在垂直小板上。

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USB-C母座采用白色胶芯,过孔焊接固定。

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全部拆解一览,来张全家福。

充电头网拆解总结

UOCO.这款40W双口充电器采用折叠美规插脚设计,小巧便于携带。充电器支持双USB-C接口,支持20V输出电压,可用于笔记本电脑充电。输出还支持3.3-11V3.65A、3.3-21V2A两组PPS电压档位,对安卓手机快充的兼容性也不错。

充电头网通过拆解了解到,这款充电器内部采用五块PCB组合焊接,充分利用内部空间。充电器内部使用茂睿芯MK2697氮化镓主控搭配能华CE65E300DNYI增强型氮化镓开关管。能华增强型氮化镓开关管具有较高的开启阈值,抗干扰能力强,可提升系统可靠性。

输出使用两路英集芯IP6537降压芯片用于两个USB-C接口降压输出,实现独立接口快充设计。充电器内部通过PCB组合焊接的工艺,将发热源分开,并通过导热垫利用外壳散热,整体的设计和用料都很扎实。

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