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多口氮化镓充電器評測

生活 更新时间:2024-11-25 00:47:43
前言

蘋果在今年的發布會上推出了兩款雙口充電器,定義了新型的雙口充電器設計,支持雙USB-C輸出,并且雙口均支持快充。UOCO.推出了一款40W的雙口充電器,由東莞市合宜電子有限公司制造,得益于内置氮化镓器件,充電器的體積得到了顯著縮小。充電器采用折疊插腳,體積小巧便于攜帶。

充電器支持雙口功率盲插,兩個接口均支持40W輸出,雙口同時輸出時支持功率自動分配,且雙口均支持快充,滿足兩個設備同時快充需求。下面充電頭網就對這款充電器進行拆解,看看内部的用料和設計如何。

UOCO. 40W充電器外觀

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充電器為經典直闆造型,機身通體PC材質白色外殼,表面啞光處理。

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機身正面印有UOCO.品牌。

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側面印有充電器參數

型号:CH035-CC

輸入: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

總輸出:40W Max

制造商:東莞市合宜電子有限公司

充電器已經通過了FCC、CE、CB、RoHS認證。

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充電器配備可折疊美規插腳,攜帶方便且不會刮傷包裡其它設備。

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輸出端有LED指示燈以及雙USB-C接口,接口有金屬環裝飾更顯精緻,外殼上印有輸出參數。

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測得充電器機身高度為42.97mm。

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寬度為39.86mm。

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厚度為31.9mm。

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和蘋果35W充電器對比,體積優勢明顯。

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拿在手上的大小直觀感受。

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淨重約為73g。

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接通電源LED指示燈亮藍光。

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

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PDO報文顯示C1口還具備5V3A、9V3A、12V3A、15V2.66A、20V2A五組固定電壓檔位,以及3.3-11V3.65A、3.3-21V2A兩組PPS電壓檔位。

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測得USB-C2口兼容協議和C1口的一樣。

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PDO報文也完全相同,即兩個C口單口輸出性能一樣,支持功率盲插。

UOCO. 40W充電器拆解

在對充電器有了基本了解後,下面繼續對其進行拆解,看看内部情況。

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沿外殼接縫拆開充電器外殼,充電器采用多塊PCB組合焊接,交流輸入通過導線焊接連接,空隙打膠填充加強散熱。

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取出充電器内部PCBA模塊,模塊共采用五塊PCB焊接組成,分别焊接初級和次級電路,以及USB-C母座,充分利用内部空間。

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外殼内部粘貼黑色銅箔輔助散熱。

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交流供電導線焊接連接到側面的PCB闆上,PCB闆均貼有淺綠色導熱墊用于散熱。

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PCBA模塊一覽,采用多塊PCB堆疊焊接組成,将熱源分散,均攤發熱降低溫升。

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使用遊标卡尺測得PCBA模塊長度約為33.06mm。

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PCBA模塊寬度約為34.83mm。

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PCBA模塊厚度約為24.69mm。

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連接兩塊PCB的小闆連接交流電源輸入,小闆上焊接共模電感和整流橋等器件。小闆對應次級電路有麥拉片絕緣。

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黑色的PCB為初級電源部分,焊接氮化镓主控芯片,氮化镓開關管,同步整流芯片,貼片光耦和貼片Y電容。初次級開槽插入麥拉片加強絕緣。

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綠色的PCB為二次降壓部分,焊接降壓電路和協議部分。

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将充電器模塊拆分開,黑色PCB為氮化镓電源模塊,綠色PCB為協議降壓部分。黑色小闆焊接整流橋和共模電感,綠色小闆焊接USB-C母座。

通過對充電器的觀察發現,這款充電器采用反激開關電源設計,固定電壓輸出,輸出電壓通過兩路獨立的降壓芯片,内置協議功能,根據負載需求,調節輸出電壓,并支持功率自動分配。下面我們就從輸入端開始了解各個元器件的信息。

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輸入端小闆上焊接貼片保險絲,NTC熱敏電阻,共模電感和整流橋。

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輸入端延時保險絲為貼片封裝,規格為3.15A。

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綠色NTC熱敏電阻外套熱縮管,用于抑制上電浪湧電流。

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共模電感采用漆包線和絕緣線繞制。

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輸入端整流橋來自深圳市沃爾德實業有限公司,型号為WRMSB30M,規格3A1000V。這顆軟橋通過較軟的恢複曲線,比較平滑的關斷特性,可以降低二極管結電容達到非常少的諧波振蕩産生的效果。

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沃爾德WRMSB30M規格資料。

充電頭網拆解了解到,采用沃爾德WRMSB30M的還有即刻65W 2C1A氮化镓快充充電器、摩米士65W 2C1A氮化镓快充充電器、麥多多30W 1A1C快充充電器等産品。

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整流橋輸出的脈動直流電送至開關電源小闆,兩顆濾波電容頂部套有膠帽絕緣。

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兩顆高壓濾波電容來自y.u.g昱光電子。

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規格均為33μF 400V。

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差模電感采用工字磁芯繞制,外包熱縮管絕緣。

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初級主控芯片采用茂睿芯MK2697G,是一顆采用SOT23-6極小封裝的高頻QR AC-DC PWM控制芯片,Vcc耐壓110V,支持9-90V Vcc供電,無需外部穩壓電路,減小布闆空間,使用更靈活。采用專利驅動技術,支持直驅增強型GaN功率器件,同時優化SR Vds應力,有效提高了産品效率及功率密度。

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茂睿芯MK2697G具有自适應多模式特性,滿足PD快充不同輸出電壓下的能效要求,200KHz工作頻率可以充分利用氮化镓開關管優勢,提高效率并減小适配器體積。

茂睿芯MK2697G具有輸出過壓、過功率、VCC過壓、輸入過壓保護、同步整流管短路保護等保護功能,适用于USB PD充電器和高功率密度電源應用。MK2697系列已交付大量客戶量産,如:愛莎瓦特65W 2C1A氮化镓快充充電器。

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氮化镓功率芯片采用能華CE65E300DNYI,是一顆DFN5*6封裝的增強型氮化镓器件,耐壓650V,瞬态耐壓750V,導阻為300mΩ。相比傳統Si MOSFET器件,這顆GaN器件能大大提升系統效率、功率密度,減小系統尺寸及重量,并降低系統成本。相比市場上其他E mode GaN産品,其Vth要高60%,保證了在各種應用場景的驅動可靠性,無需負壓關斷,PCB Layout也變得更容易。

值得注意的一點是,相對目前市場上的E mode器件的Vth=1.5V,能華采用外延及芯片工藝的自主創新,将Vth提高到2.5V的同時保持2DEG的電阻一緻,器件在Vgs=6V導通時電阻也維持不變,這意味着器件的成本(Ron*Die size)和器件飽和電流(Isat)維持在同等水平。

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能華半導體是目前少數幾個能同時推出增強型GaN器件和耗盡型級聯GaN器件的半導體公司。此次量産40W2C PD快充産品采用的能華增強型GaN器件 CE65E300DNYI,具有低導通損耗和低開關損耗,能夠提升系統能效和功率密度,減小系統體積和重量;其具有的高阈值電壓優勢,不僅簡化了 PCB 設計流程,而且提高了器件的可靠性,同時還能拓寬器件的應用場景,讓更多的産品享受到GaN帶來的高效優勢。能華CE65E300DNYI可應用于PD快充、适配器、可再生能源、電信以及數據中心、馬達驅動和工業等應用場景。

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變壓器特寫,磁芯纏繞膠帶絕緣,并貼有信息标簽。

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OR1009光耦用于輸出電壓反饋。

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兩顆貼片Y電容串聯提升安全等級。

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同步整流芯片特寫,采用SOP8封裝。

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兩顆輸出濾波電容來自NJcon永立,為固态電容,規格為470μF 25V。

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電源模塊通過右側的排針輸出直流到降壓部分進行降壓輸出。

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充電器輸出側一覽,兩塊輸出小闆垂直焊接,降壓電感與元件之間打膠固定。

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降壓小闆一覽,焊接兩顆降壓轉換器芯片,兩路降壓電感和輸出濾波電容。

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兩路降壓轉換器來自英集芯,型号IP6537,是一顆集成多種快充協議的降壓SoC芯片,芯片内部集成同步降壓轉換器,支持USB PD3.0快充,支持QC2.0/3.0,支持華為FCP/SCP快充協議,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工作電壓,輸入耐壓40V,滿足USB PD快充多口降壓以及24V車充應用。芯片内置輸入過壓、輸入欠壓、輸出過流/短路保護,支持過熱保護功能。CC引腳内置過壓保護,耐壓30V,有效防止損壞的數據線造成成品損壞。

IP6537降壓芯片适用于車充、USB PD快充和智能插排應用,提供小體積高性能高集成度的降壓解決方案。輸出線補功能用于補償線損,提升快充速度。

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另外一路的降壓芯片也是IP6537。

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兩路降壓電感特寫,外套熱縮管絕緣。

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輸出固态電容來自瑞隆,規格為100μF 25V。

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另外一顆固态電容規格相同。

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兩個USB-C母座焊接在垂直小闆上。

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USB-C母座采用白色膠芯,過孔焊接固定。

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全部拆解一覽,來張全家福。

充電頭網拆解總結

UOCO.這款40W雙口充電器采用折疊美規插腳設計,小巧便于攜帶。充電器支持雙USB-C接口,支持20V輸出電壓,可用于筆記本電腦充電。輸出還支持3.3-11V3.65A、3.3-21V2A兩組PPS電壓檔位,對安卓手機快充的兼容性也不錯。

充電頭網通過拆解了解到,這款充電器内部采用五塊PCB組合焊接,充分利用内部空間。充電器内部使用茂睿芯MK2697氮化镓主控搭配能華CE65E300DNYI增強型氮化镓開關管。能華增強型氮化镓開關管具有較高的開啟阈值,抗幹擾能力強,可提升系統可靠性。

輸出使用兩路英集芯IP6537降壓芯片用于兩個USB-C接口降壓輸出,實現獨立接口快充設計。充電器内部通過PCB組合焊接的工藝,将發熱源分開,并通過導熱墊利用外殼散熱,整體的設計和用料都很紮實。

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