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首款高通QC5認證100W GaN快充拆解,內建納微NV6125氮化鎵功率管

2021-05-27 16:01:48

QC、PD快充是現今最為普及的快充標準,廣泛應用在手機、平板、筆電等裝置上。而隨著時間推移,這兩大快充標準也在不斷髮展,其中去年7月27日高通釋出了新一代Qualcomm Quick Charge 5快速充電協議,也就是最新的QC5,最高充電功率達100W+,相比QC4效率足足高出70%,充電速度提升4倍,並且發熱溫升降低10度。

作為新一代快充協議,各大快充晶片、快充成品、手機裝置都爭相想要通過其認證。其中在快充成品方面,知名品牌Baseus倍思便率先推出了全球首款QC5 100W快充氮化鎵充電器,同時充電器也向下相容QC2.0、QC3.0等快充協議。下面充電頭網就對這款QC5快充新品進行詳細拆解,一起來看看其設計用料如何。

一、倍思QC5 100W充電器外觀

包裝盒正面中心印有充電器外觀圖,上方印有倍思品牌和QC5標識,下方印有充電器名稱和GaN標識。

背面印有充電器使用場景圖和參數資訊。

包裝內含充電器、CC資料線、使用說明書和卡通卡片。

線纜使用魔術紮帶捆紮整理。

整根線纜長約1.6米。

使用ChargerLAB POWER-Z KM001C測得線纜帶有E-Marker晶片,電力傳輸能力為20V5A,資料傳輸能力為USB 2.0。

倍思這款100W氮化鎵充電器採用PC阻燃材質黑色外殼,腰身表面主要啞光處理,上下端稜邊為光滑弧面過渡。

輸入端為切面,腰身靠近輸入端區域亮面處理,輸出端小一圈設計。機身上印有100W字樣,特殊字型沿用倍思家族ID設計。

右上角設有LED指示燈。

輸入端配備可摺疊國標插腳,方便攜帶。

輸入端外殼上標註有充電器參數資訊

品名:GaN2氮化鎵快充充電器

型號:CCGAN100CC

輸入:100-240V~,50/60Hz,2.5A

輸出:5V/12V3A,9V/15V/20V5A

深圳市創展科技有限公司

產品已取得3C認證。

輸出端配有一個USB-C介面,此外印有Baseus品牌和QC5快充標識。

輸出頂面內凹設計,USB-C口橘紅色膠芯不露銅。

使用遊標卡尺實測充電器機身長度為67.33mm。

寬度為55.03mm。

厚度為30.46mm。通過三維可以算得充電器體積為112.86cm,功率密度約為0.89W/cm。

和蘋果96W充電器直觀對比,整體還要小很多。

拿在手上的直觀感受。

淨重約為174g。

接通電源,LED指示燈亮淡藍色光。

使用ChargerLAB POWER-Z KT002檢測USB-C口的輸出協議,顯示支援Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP協議,以及QC2.0/3.0、PD3.0、PPS快充協議。

此外PDO報文顯示C口還具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五組固定電壓檔位,以及3.3-20V5A一組PPS電壓檔位。

二、倍思QC5 100W充電器拆解

將輸入端外殼拆開,插腳和PCB板通過AC導線連線通電.

PCBA模組包裹黑化純銅散熱片,散熱片採用卡扣固定。

PCB板背面還貼有導熱墊,模組和散熱片間有塑料板隔離絕緣。

使用遊標卡尺實測PCB板長度為62.17mm。

寬度為47.75mm。

模組厚度約為21.15mm。

PCB板正面元器件打膠加固和導熱,清理乾淨發現,輸入輸出端均設有小板,中間四顆高壓濾波電解電容一字排開佈局。

PCB板背面一覽,上端是同步整流管和光耦,中間是PFC升壓控制器、升壓開關管、PWM控制器和高壓開關管,最下端是一顆整流橋。

經過對充電器觀察發現,倍思這款100W氮化鎵充電器內部採用APFC升壓後為反激開關電源供電,開關電源寬範圍輸出,協議晶片控制輸出電壓的設計架構。下面我們就從輸入端開始一一瞭解各元器件的資訊。

輸入端一覽,左側垂直焊接小板,右側主機板上設有兩顆薄膜電容和濾波電感。

將小板拆下,上面設有保險絲、兩級共模電感和X電容。

小板背面一覽。

延時保險絲規格為3.15A 250V。

共模電感雙線繞制,用於濾除EMI干擾。

另一顆共模電感特寫。

安規X電容容量0.68μF。

WRLSB80M整流橋來自沃爾德。

兩顆CBB薄膜電容474J耐壓450V。

濾波電感特寫。

這一側設有PFC升壓電感,高壓濾波電解電容和輸出端小板間留有隔離空間。

另一側左端設有變壓器,中間的電解電容外套絕緣管。

PFC升壓控制器,安森美NCP1622BEC,具有創新的谷同步頻率折返,可最大限度提高效率。

安森美 NCP1622BEC 詳細資料。

PFC升壓開關管採用納微NV6125氮化鎵功率晶片,內建驅動器,無需外接驅動器,175mΩ導阻,耐壓650V,支援2MHz開關頻率,採用散熱增強的QFN6*8mm封裝,適用於升壓,降壓,半橋,全橋開關電源等諸多應用場合。

納微NV6125資料資訊。

三顆並聯的330mΩ電阻,用於PFC電流檢測。

PFC升壓電感特寫。

四顆高壓濾波電解電容採用深圳市昱光電子y.u.g品牌,規格都是450V 22μF。

充電頭網拆解了解到,昱光電子y.u.g品牌電容還被羽博65W 1A1C氮化鎵充電器、倍思20W超級矽充電器、麥多多47W 1A1C迷你氮化鎵充電器、億色迷你20W PD快充、海陸通20W PD快充等產品採用。

主控晶片供電電容特寫,規格為100V 10μF。

開關電源主控晶片為ON安森美NCP1342,這是一顆高頻初級PWM控制器,內建主動X2電容放電和多重完善的保護功能,具有超低的待機功耗。

充電頭網通過拆解了解到,採用安森美NCP1342主控晶片的還有mophie 65W 1A1C氮化鎵快充、品勝65W 2C1A氮化鎵快充、即刻65W 2C1A氮化鎵快充、紅魔手機120W氮化鎵快充、閃極90W 2C1A氮化鎵快充、LG 65W氮化鎵充電器、小米120W超級快充、iQOO 120W閃充充電器等。

高壓開關MOS管採用東微OSG65R200J,耐壓700V,導阻200mΩ,PDFN8x8封裝。

東微OSG65R200J資料資訊。

變壓器特寫。

主機板另一端還設有兩顆固態電容。

拆掉電容和小板,主機板該區域還設有兩顆貼片Y電容以及同步整流控制器。

主機板背面對應區域設有兩顆光耦和兩顆同步整流管。

兩顆OR-1009光耦,橫跨在初級和次級之間,分別用於初級次級通訊,反饋調節輸出電壓和保護控制功能。

兩顆貼片Y電容來自四川特銳祥科技股份有限公司,具有體積小、重量輕等特色,非常適合應用於氮化鎵快充這類高密度電源產品中。

特銳祥專注於被動元器件的研發、生產及銷售,註冊資本1億元。旗下有自主電容品牌兩類:SMD TRX及DIP TY電容器,TRX將致力於陶瓷材料的研究,以拓展更多品類的應用,為客戶提供更多的解決方案。

充電頭網瞭解到,特銳祥貼片Y電容除了被麥多多100W氮化鎵、OPPO 65W超級閃充氮化鎵充電器、聯想90W氮化鎵快充、努比亞65W氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化矽PD快充充電器等數十款大功率充電器使用外,也可應用於海陸通、第一衛、貝爾金等品牌20W迷你快充上,效能獲得客戶一致認可。

次級同步整流控制器來自茂睿芯,型號MK91808。茂睿芯MK9180X系列是緊湊的適用於反激拓撲的同步整流控制器,兼容於CCM、DCM以及QR 工作模式;使用自主智慧財產權的自供電技術為VCC供電,可以直接置於正端應用而無需輔助繞組。

同時,茂睿芯MK9180X的10nS的關斷延時以及高達4A的下拉電流幫助系統可靠工作於CCM模式。通過擁有自主智慧財產權的開通及關斷機制,該晶片可以最大化外驅MOSFET的導通時間以獲得儘可能高的效率,並且自主檢測DCM振鈴,防止誤開通。此外,MK9180X的GATE鉗位機制也在起機前和起機過程中保護MOSFET不會誤開通。

茂睿芯MK9180X詳細規格資料。

同步整流管來自恆泰柯,絲印GN093N12SL。

兩顆輸出濾波固態電容特寫,規格為25V 560μF。

LED指示燈特寫。

輸出端小板正面設有協議晶片、輸出VBUS開關管和熱敏電阻。

小板背面沒有設元器件。

熱敏電阻特寫。

協議晶片採用英集芯IP2726S,該晶片拿到了高通全球首張QC5認證證書,證書編號:QC20200812181。IP2726S為最新的快充技術而設計,最高支援到100W+,同時具有極高的可靠性,可以在極為嚴苛的高溫環境下穩定工作,為高功率密度電源設計提供助力。

IP2726S是一顆整合多種協議、用於USB輸出埠的快充IC,支援Type-C DFP、PD2.0/3.0、PPS、QC5、QC4/4+、QC2.0/3.0、FCP、AFC、SCP、MTK PE+、Apple2.4A、BC1.2以及三星2A等協議。具有高整合度和豐富的功能,在應用時僅需極少的外圍器件,有效減小整體方案的尺寸,降低BOM成本。

充電頭網瞭解到,作為快充協議晶片中的明星產品,英集芯IP2726系列此前已被羽博65W 1A1C氮化鎵快充、RAVPOWER 90W雙USB-C口PD快充充電器、聯想thinkplus 65W氮化鎵口紅電源Pro、REMAX迷你30W氮化鎵快充、Aohi迷你30W氮化鎵快充、雷柏20W 1A1C快充等數十款產品採用過,此外,英集芯的其它系列快充晶片也獲得小米、OPPO、三星等客戶的高度認可。

輸出VBUS開關管採用真茂佳ZM027N03N,耐壓30V,導阻2.7mΩ,DFN5x6封裝。

真茂佳ZM027N03N資料資訊。

USB-C母座特寫,過孔焊接,橙色膠芯不露銅。

全部拆解完畢,來張全家福。

充電頭網拆解總結

作為倍思又一款100W級氮化鎵快充,外觀上延續了倍思此前的100W多口充外觀ID設計,機身上也印有100W特殊字型,此外充電器採用可摺疊插腳設計,保證了便攜性。產品配備單USB-C介面,支援高通最新QC5快充,還支援QC2.0/3.0、PD3.0、PPS快充協議,具備5/9/12/15V3A、20V5A、3.3-20V5A電壓檔位,充分滿足手機、筆電等各類裝置快充需求。

充電頭網通過拆解了解到,PCBA模組上的元器件規劃佈局整齊有序,打膠,配備散熱片等常規設計也沒有少。此外作為一款大功率充電器,PFC升壓電路也是不可少的,升壓開關管採用納微NV6125氮化鎵功率晶片。

開關電源部分,採用安森美NCP1342搭配東微高壓MOS管,以及茂睿芯MK91808搭配恆泰柯同步整流管組成,輸出寬範圍電壓。採用英集芯IP2726S QC5認證高效能協議IC控制輸出電壓。產品整體用料做工紮實。


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