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贝尔金入局氮化镓快充:首款68W双C口GaN充电器拆解

充电头网编辑部 充电头网 2020-08-23
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充电头网氮化镓快充拆解专栏

---- 充电头网拆解报告 第1271篇 -----


作为苹果推荐的数码配件品牌,belkin推出了不少经典电源配件产品,深受果粉用户的喜爱。趁着近期氮化镓热潮,贝尔金也推出了一款双USB-C口氮化镓快充充电器。两个USB-C口分别支持最大60W和18W PD快充;双口输出时,智能降功率变成50W+18W双口快充模式,总输出68W。


值得一提的是,belkin这款快充充电器的双USB-C口智能输出方案完全由国内知名半导体芯片公司慧能泰提供。接下来充电头网就和大家分享这款产品的拆解,看看其设计做工如何。


此前充电头网还拆解了贝尔金45W USB PD快充充电器belkin 30W USB PD快充车载充电器等产品,大家可以点击蓝色字体查看拆耳机详情。


一、贝尔金68W双口快充充电器外观

包装盒采用白绿标志性配色,正面印有belkin品牌、充电器名称和外观图等。

背面印有充电器相关描述以及参数信息。

侧面标有可进行快充充电的相关苹果设备。

包装内含充电器和使用说明书,充电器使用塑料盒进行固定保护。

贝尔金68W氮化镓充电器采用PC阻燃材质白色外壳,输入端外壳亮面设计,其余部分为磨砂处理,机身上下两侧弧面过渡,输入输出端棱边分明。

机身正面设计有belkin品牌。

输入端外壳标注产品的参数信息
型号:WCH003dq 90315
输入:100-240V 50/60Hz 2A
双口输出:
USB-C1:5V3A 、9V2A
USB-C2:5V3A 、9V3A、15V3A、20V2.5A
单口输出:
USB-C1:5V3A 、9V2A
USB-C2:5V3A 、9V3A、15V3A、20V3A
产品已经通过了ETL认证、墨西哥NOM认证、巴西NYCE认证、FCC认证。

此外采用的是可折叠美规插脚,携带方便且不会刮伤其它电子产品。

输出端外壳贴有防刮塑料膜。

两个USB-C口白色胶芯不露铜,并且接口旁标有18W和50-60W MAX字样。

使用游标卡尺实测充电器长62.33mm。

宽65.99mm。

厚度为30.61mm。

和苹果61W充电器大小直观比较,贝尔金这款要小一些。

净重约为142g。

使用ChargerLAB POWER-Z KT002检测USB-C1口输出协议,显示支持DCP协议。

除此之外,其PDO报文显示USB-C1口还支持USB PD3.0快充标准,具备5V3A和9V2A两组固定电压档位。

另外使用KT002检测USB-C2口输出协议,同样只支持DCP协议。

此外USB-C2口具备5V3A、9V3A、15V3A、20V3A四组固定电压档位。

当USB-C1口接上负载时,使用KT002检测发现USB-C2口电压档位变为5V3A、9V3A、15V3A、20V2.5A,最大输出功率降为50W。

使用这款充电器给MacBook Pro充电,USB-C2口单口输出时,充电电压19.97V,电流2.82A,功率达56.32W,成功开启PD快充。

使用这款充电器同时给MacBook Pro和iPhone 11 Pro进行充电,笔记本的输入功率降为46.46W。

二、贝尔金68W双口快充充电器拆解

将输入端外壳拆开,插脚和PCB板使用红黑AC导线连接,并且焊接处打胶绝缘。

将PCB板取出,充电器采用黄铜散热片帮助均匀散热,并且使用黑色塑料板进行隔离保护。

PCB板正面一览,两个端口采用独立的变压器。

PCB板背面一览,从左右两侧芯片布局可以直观了解到,贝尔金68W双USB-C口氮化镓快充充电器采用两路开关电源,并由协议芯片控制调节输出电压的架构。两路相互独立同时又能相互通讯协调输出功率,初次级分界明显。下面我们就从输入端开始一一了解各元器件。

输入端一览,焊接有X电容,共模电感,整流桥等元件。

输入端延时保险丝特写,规格为3.15A 250V。

黄铜散热片焊接到Y电容上,Y电容

安规X电容特写,来自JURCC捷威电子。

共模电感特写,用于滤除EMI干扰,扁铜线绕制,降低电阻。

NTC浪涌抑制电阻特写,用于抑制上电浪涌电流。

色环电感特写。

输入端GBL610整流桥特写。

滤波电感使用绝缘胶带包裹。

PCB侧面一览,这一侧面焊接USB-C2电路的各个元器件。

高压滤波电容包裹绝缘胶带。

撕下胶带,这颗电容的规格为400V 68μF。

PWM主控芯片供电电容规格为100V 10μF。

主控芯片为ON安森美NCP1342,这是一颗高频初级PWM控制器,内置主动X2电容放电和多重完善的保护功能。

安森美 NCP1342 详细资料。


充电头网通过拆解了解到,初级侧采用安森美NCP1342的氮化镓充电器还有魅族65W氮化镓充电器倍思65W 2C1A GaN氮化镓充电器鸿达顺65W 2C1A氮化镓快充充电器摩米士65W 2C1A氮化镓快充充电器Lapo 65W USB PD氮化镓快充充电器电友65W 2C1A氮化镓快充充电器等产品。


初级侧氮化镓功率芯片采用纳微NV6115,这是USB-C2电路的核心元器件。NV6115内置驱动器以及复杂的逻辑控制电路,170mΩ导阻,耐压650V,支持2MHz开关频率,采用5*6mm QFN封装,节省面积,得益于NV6115内置驱动器,无需外置驱动器,更加节省PCB空间。

纳微半导体 NV6115 详细资料。


充电头网拆解了解到,纳微GaNFast功率芯片此前已被RAVPOWER 65W 1A1C氮化镓快充充电器小米65W USB PD 氮化镓充电器SlimQ 65W氮化镓USB PD快充充电器1A1CAnker PowerCore Fusion PD超极充、RAVPower 45W GaN PD充电器、倍思65W氮化镓充电器、ROxANNE 66W氮化镓USB PD双口快充充电器等产品采用,获得市场高度认可。


变压器特写,顶部贴有信息标签。

亿光EL 1019光耦,横跨在初级和次级之间,用于初级次级通信,反馈调节输出电压。

输出抗干扰蓝色Y电容特写,同样来自东莞市成希电子有限公司。

丝印GACRLG次级同步整流控制器,实际是安森美NCP4306,支持最高1MHz开关频率,用于驱动同步整流管。

安森美 NCP4306 详细资料。充电头了解到,该芯片此前已被魅族65W氮化镓充电器鸿达顺65W 2C1A氮化镓快充充电器HYPER HUICE 100W氮化镓充电器ROCK 65W氮化镓快充充电器采用。


次级同步整流MOS采用恒泰柯HGN070N12SL,NMOS,耐压120V,DFN5X6封装。

恒泰柯HGN070N12SL资料信息。充电头网了解到,采用这款MOS的产品还有魅族65W氮化镓充电器电友65W 2C1A氮化镓快充充电器ROCK 65W氮化镓快充充电器等。


板子另一侧焊接USB-C1电路的元器件。

两颗高压滤波电解电容规格均为400V 22μF。

来自PI的主控芯片SC1548C,内置反激式控制器、初级开关管,以及次级测检测和同步整流控制器,此外还带有HIPOT隔离保护的集成反馈链路,集成度非常高。使用时无需搭配光耦,内建多重保护功能,用于USB PD 18W输出。


充电头网了解到,采用PI快充芯片的产品还有诺基亚7原装充电器AD18-WU小米6电源适配器紫米APB01双模智能充电器DVE帝闻多合一快充充电器ZMI紫米六位延长线插座CX05等。同时,PI的快充芯片还被苹果、OPPO、ANKER、三星等知名品牌的数十款产品采用


变压器特写。

另一颗Y电容特写,焊脚外套有绝缘塑料管。

次级同步整流MOS采用新功率NCEP6080AG,NMOS,耐压60V。

新功率NCEP6080AG资料信息。

输出端一览,变压器输出线以及协议小板打胶固定,此外还有四颗滤波固态电容。

固态电容规格均为25V 470μF,两颗并联作为USB-C2口的次级侧同步整流输出滤波。

PCB板背面一览,有一颗亿光EL 357N光耦,用于控制输出功率。

协议小板正面一览,两个USB-C口均采用的是慧能泰HUSB339协议芯片以及泰德VBUS开关管。

LM321 单运放,用来检测18W接口输出功率,控制50/60W输出协议。

USB-C2口的协议芯片特写。HUSB339是一颗高性能、高集成的USB Type-C Power Delivery(电力传输)控制器,集成了PD2.0、PD3.0、PPS、QC2.0/3.0、BC1.2、5V2.4A等充电协议;支持SOP-14L和QFN-16L两种封装模式;适用于电源适配器、车载充电器、移动电源等应用场合。HUSB339芯片已经通过了USB PD3.0认证,TID 62。

慧能泰HUSB339资料信息。

充电头网了解到,采用慧能泰HUSB339芯片的还有SlimQ 65W氮化镓USB PD快充充电器图拉斯24W 1A1C快充充电器图拉斯30W 1A1C USB PD快充充电器美顺和30W USB PD快充充电器南孚Aircharge 65W PD快充充电器爱否开物1A1C 65W PD快充充电器belkin 30W USB PD快充车载充电器等多款产品,芯片性能获得客户高度认可


USB-C2口输出VBUS开关特写,泰德TDM3307A MOS管,PMOS,耐压30V。

泰德 TDM3307A 规格资料。

USB-C1口的协议芯片和VBUS开关特写。

USB-C1口输出滤波固态电容,规格均为16V 470μF,来自扬州升阳电子。

全部拆解完毕,来张全家福。


充电头网拆解总结


贝尔金这款68W氮化镓快充充电器主体机身壳磨砂处理,两侧弧面过渡,配备可折叠插脚,携带方便且使用手感好。两USB-C口均支持USB PD3.0快充标准,C1口具备5V3A和9V2A电压档位,C2口具备5V3A、9V3A、15V3A、20V3A四组电压档位。双口可同时进行快充输出,可以满足MacBook Pro和iPhone 11 Pro同时快充需求。


充电头网通过拆解了解到,这款充电器内部由两路独立电路组成:充电器AC-DC部分,USB-C1电路由PI主控芯片SC1548C搭配新功率MOS组成;USB-C2电路,则由安森美初次级控制器分别搭配纳微GaN功率芯片以及恒泰柯MOS组成。并且两个接口均采用慧能泰HUSB339作为协议识别,并支持功率智能分配,为多口USB PD快充提供最佳解决方案。


充电器两路电路层次分明,布局有条理。PCB板上下以及两侧配有黄铜散热片帮助散热,电容、变压器以及主要发热芯片打胶处理,保证内部稳定性和散热性能,产品整体设计、用料和做工都可圈可点。



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