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内置6颗第三代半导体芯片,华硕游戏本300W充电器拆解

充电头网编辑部 充电头网 2022-04-22


----- 充电头网拆解报告 第1841篇 -----


在2019年的IFA展会上,华硕发布了ProArt StudioBook One笔记本电脑,这也是首款配备了NVIDIA业界领先的Quadro RTX 6000 图形处理器的笔记本电脑。


在充电器方面,这款产品配备了一款输出功率高达300W的高密度电源适配器,支持固定48V电压输出,最大电流可达6.25A。电源由伟创力代工,据了解,这款产品电源内部还应用了纳微半导体GaNFast功率芯片,提高效率和缩小体积。

 

目前,充电头网已经拿到了这款300W电源适配器,下面就为大家揭秘其内部结构、做工和用料。

 

一、英伟达300W电源适配器外观

 

 

外观方面,这款300W电源适配器为纯白色外壳,主体机身为扁平方正造型,两段式结构,棱角分明;输出端自带一条固定输出线缆,输入采用的是梅花三角接口。

 

 

得益于内部应用了氮化镓功率器件,并且采用了高性能的电源架构以及紧凑布局,这款电源的体积相对于300W的功率而言,做得非常小巧,仅相当于常规300W电源体积的一半左右。

 

 

输入端的梅花三插插孔特写。

 

 

输出端的延长线与机身连接处采用了加固处理,增加抗弯折性能。

 

 

在输出端面,印有NVIDIA英伟达的字样。

 

 

来看一下产品参数。型号:NVD-A-0300ADU00;制造商为:伟创力电源(东莞)有限公司;输入支持100-240V~ 4A-2.5A,50/60Hz(中国区域:200-240V~ 2.5A 50/60Hz);输出:48V 6.25A,总功率300W。

 

 

尺寸方面,长度约为91.9mm。

 

 

宽度约为91.8mm。

 

 

厚度约为27.8mm。通过计算,这款电源的功率密度达到了1.2W/cm³,这在笔记本电脑原装电源适配器中十分罕见。

 

 

与iPhone 12 Pro Max对比,二者宽度相当。

 

 

输出端子外形看起来与USB-C接口类似,实际上是一种特殊的端口。

 

 

充电接口特写,内部有三个插孔。

 

 

自带充电线缆的长度约为1.8米。

 

 

整个电源的净重约为538g。

 

二、英伟达300W电源适配器拆解

 

 

使用切割机将整个电源的外壳切开,取出内部电源模块。电源模块外围包裹了一层石墨散热层,并与外壳之间还设有大面积的铝板散热片。

 

 

两块散热铝板将电源模块覆盖,输出端面还增加了纯铜散热片。

 

 

与常见的电源配件不同的是,这套电源方案的输入线缆与输出线缆在均设在同一个角落,中间设有绝缘隔离板,输入端是三根线芯,输出端则有六根线芯。

 

 

输出端线束上还套有一个磁环。

 

 

整个电源模块外形也很方正,外部覆盖了石墨散热层。

 

 

电源模块长度约为84.5mm。

 

 

宽度同样为84.5mm。

 

 

厚度约为20.6mm。

 

 

将包裹在电源模块外围的散热层拆下。可见石墨散热层并不是直接覆盖在电源模块上,而是贴在绝缘麦拉片外侧,由绝缘板对电源模块实现全面包裹。

 

 

电源模块正面非常密集的布局了电容、电感、变压器等元器件,并在各个元器件的间隙注满了白色硅胶,起到固定和导热的作用。

 

 

电源模块的背面是贴片元器件,并贴有一块导热垫,增强导热效果。

 

 

清除覆盖在正面的硅胶,基本可见到各个器件的规格。同时,整个电源板的正面还使用了多块小PCB板的设计,增加空间利用率。

 

 

PCB板背面主要是控制电路。经过充电头网的观察分析发现,这套电源方案采用的是PFC+LLC的高性能电源架构。

 

 

先来看输入端,设有延时保险丝、两级共模电感、安规X电容等器件。同时还有两块小PCB板,均配有散热片。

 

 

延时保险丝规格为250V 6.3A。

 

 

共模电感特写。

 

 

另外一颗共模电感。

 

 

安规X2电容。

 

 

PCB板背面设有一颗X电容放电芯片,恩智浦TEA1708T,自动实现X电容放电,并具有低功率损耗。

 

 

在共模电感后面设有一块小PCB板。

 

 

拆下PCB板,电路板为主动整流桥A板,上面是两颗英飞凌的MOS管,型号IPT60R022S7,NMOS,TOLL封装,耐压600V,导阻22mΩ,CoolMOS S7系列。

 

 

小PCB板另一面设有一颗芯片和两颗MOS。

 

 

这颗芯片来自MPS,型号MP6924。这是一颗双路同步整流控制器,用于控制主动整流。

 

 

另外两颗MOS管同样来自英飞凌,型号为IPN60R600P7S,NMOS,耐压650V,导阻为600mΩ,SOT223封装。

 

 

这里还有一块小PCB板,是主动整流桥B板。

 

 

拆下这块PCB板,上面一个面是英飞凌的MOS管和一颗英飞凌的驱动器。

 

 

另外一面同样是一颗英飞凌的MOS和一颗英飞凌的驱动器。

 

 

两颗英飞凌的驱动器同型号,均为1EDI60I12AF,单通道隔离驱动器,隔离电压1200V,支持10A峰值驱动电流输出。

 

 

另一颗英飞凌控制器特写。

 

 

两颗MOS管也同型号,均为英飞凌IPT60R022S7。

 

 

左侧角落设有两颗薄膜电容和一个电感,用于滤波。右侧是交错PFC升压电感。

 

 

滤波电感特写。

 

 

两颗薄膜滤波电容特写。

 

 

拆下两颗薄膜电容和电感组件后,可在主PCB板上看到一颗来自DIODES的整流桥,用于初级辅助供电。

 

 

PFC升压电感特写,内部实际为两颗电感加检测线圈的组合。

 

 

PFC升压电感背面就是PFC升压控制器,来自安森美的NCP1632,该芯片集成了双MOSFET驱动器,用于两相交错式PFC应用。

 

 

PFC控制器旁边的两颗碳化硅二极管型号相同,均为瑞能NXPSC04650D,TO252封装,耐压650V,额定电流4A。

 

 

PFC控制器和两颗升压MOS管之间设有一颗二极管,用于启动时的保护。

 

 

LLC控制器采用安森美的NCP13992,这是一款用于半桥谐振转换器的高性能电流模式控制器。此控制器内置600V门极驱动器,简化布局,减少了外部部件数量。在需要PFC前级的应用中,NCP13992可输出驱动信号控制PFC控制器。

 

 

横跨在PCB板初级和次级之间的光耦,用于输出电压反馈。

 

 

美信 MAX31826单线数字温度传感器,用于检测电源温度并通过电源线中信号线送至电脑,根据电源温度控制功率,防止电源过热。

 

 

贴片Y电容。

 

 

电源模块居中是一颗来自丰宾的电解电容,横向放置,节省空间,规格420V 150μF。


充电头网了解到,丰宾电容还被华为绿联ANKER小米vivo惠普等知名品牌的百余款快充产品采用。

 

 

在大电容和变压器之间还设有两颗小电容,用于主控芯片供电;其中一颗为丰宾35V 220μF。

 

 

另外一颗为丰宾35V 47μF。

 

 

侧面是一块集成功率器件的PCB板,外侧焊有金属散热块。

 

 

拆下小PCB板,内侧是四颗氮化镓功率器件,两颗用于PFC升压,两颗用于LLC半桥。

 

 

PCB板外侧三块金属散热块。

 

 

交错式PFC升压电路采用纳微半导体GaNFast功率芯片,型号NV6127,采用QFN6*8mm封装,散热性能升级,125mΩ导阻,内置驱动器支持10-30V供电。最高支持2MHz开关频率。

 

 

LLC级两颗氮化镓同样为纳微NV6127功率芯片。

 

充电头网拆解了解到,采用纳微NV6127氮化镓芯片的产品还有联想90W闪充双口氮化镓充电器倍思120W氮化镓+碳化硅PD快充充电器等。此外,纳微GaNFast功率芯片此前已被OPPO 50W饼干氮化镓快充、RAVPOWER 65W 1A1C氮化镓快充小米65W氮化镓充电器SlimQ 65W氮化镓快充Anker PowerCore Fusion PD超极充、RAVPower 45W GaN PD充电器、倍思65W氮化镓充电器等产品采用,获得市场高度认可。

 

 

纳微NV6127功率芯片详细规格资料。

 

 

LLC谐振电感特写,采用利兹线绕制。

 

 

LLC变压器特写。

 

 

在主变压器旁边设有一块小PCB板,外侧贴有一大块散热金属块。

 

 

拆下这块PCB板,该PCB板为次级同步整流模块。

 

 

PCB板上设有两颗同步整流芯片以及两颗同步整流MOS管。

 

 

同步整流器为安森美NCP43080D,支持CCM、DCM、准谐振反激,正激和LLC应用。

 

 

另外一侧也是同样的电路。

 

 

同步整流MOS管采用的是英飞凌BSC093N15NS5,NMOS,150V耐压,9.3mΩ导阻。

 

 

另外一颗同步整流MOS管同型号。

 

 

同步整流输出滤波采用了两颗电解电容。其中一颗为CapXon丰宾的电解电容,规格为63V 390μF。

 

 

另外一颗电解电容来自KoShin东佳电子,规格为63V 220μF。

 

充电头网拆解总结

 

英伟达300W电源适配器基于PFC+LLC电源架构开发,不过在PFC升压部分采用了全新的方案。整流桥采用英飞凌MOS管配合驱动器,由MPS MP6924控制进行主动桥式整流,代替传统的整流桥降低损耗,提高效率。

 

安森美NCP1632进行两相交错式PFC升压,两路PFC开关管选用纳微氮化镓功率芯片,并使用两颗瑞能碳化硅二极管整流。大功率应用中使用两相的PFC可大幅减小峰值电流,减小元器件体积。

 

LLC控制器为安森美NCP13992,开关管同为纳微NV6127。同步整流控制器采用两路独立的NCP43080驱动英飞凌MOS管。并且内置美信MAX31826用于电源内部温度检测并上传报告至电脑,电脑根据电源报告的温度动态调节输入功率。

 

电源内部采用多块小板焊接,充分利用PCB面积,内部元件紧凑,堪称极致高功率密度电源设计典范。



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