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板砖电源变快充:宝砾微PL5501+智融SW2305转接板体验评测

充电头网编辑部 充电头网 2022-04-30



快充技术的大规模商用不断刺激着传统电源配件的升级换代,尤其是USB PD3.1快充标准的发布,让快充技术不再局限于消费类电源领域,最大240W的充电功率可用于电动工具、电动车、安防等领域。

 

可以预见,在不久之后随着USB PD3.1快充产品大规模量产,传统电源适配器的生存空间将受到严重挤压,届时大批的老旧的DC电源将面临淘汰,从而产生大量的电子垃圾。

 

为了能让传统的电源适配器不被时代抛弃,目前市面上已经出现了很多解决方案,仅需一块PCB小板就能让传统的直流电源适配器变成支持100W快充的PD充电器。充电头网此前已有过类似分享,今天继续为大家带来一款DC转PD快充板的体验评测。

 

产品外观


 

充电头网本次拿到的这块DC转PD快充板基于宝砾微PL5501主控芯片以及智融SW2305协议芯片开发,整个PCB板采用单口DC输入,单USB-C口输出设计。

 

 

整个快充板的原理跟USB PD快充车充类似,输入端采用DC接口供电,中间通过一个升降压电路进行电压调节,输出端设有一颗协议芯片控制输出电压。此外,在输入、输出均设有一颗电容滤波。

 

 

PCB板背面没有元器件,在电感对应的位置采用覆锡处理,提升散热性能。

 

 

PCB板的输入端采用DC接口母座。

 

 

DC接口接入电源之后,输入端的LED指示灯会亮起来。

 

 

输出端为一个USB-C接口。

 

 

PCB板的长度约为73.2mm。

 

 

宽度约为41.8mm。

 

 

厚度约为7.8mm。

 

 

PCB板与一元硬币对比大小。

 

核心器件介绍

 

 

升降压电路的主控芯片来自宝砾微,型号PL5501。这是一颗同步四开关单向升降压控制器,在3.6V到32V(最大36V)的宽输入电压范围内稳定工作,持续负载电流可达20A,能够在输入高于或低于输出电压时稳定调节输出电压,以支持多种升降压场合应用场合,为大功率TYPE-C PD车载充电器提供最优解决方案 。

 

宝砾微PL5501控制器在降压、升降压和升压运行模式下采用恒定的时间控制,以实现卓越的负载和电压调整。可编程开关频率,可以设置开关频率为150kHz、300kHz、600kHz或1.2MHz。该芯片还具有可编程软启动功能,并提供各种保护功能,包括逐周期限流、输入欠压闭锁(UVLO)、输出过压保护(OVP)、输入过压保护、过温保护和输出短路保护;同时PL5501控制器自带抖频功能提升EMI性能,易过EMC辐射认证,完美解决工程师整改EMC难问题。

 

 

宝砾微 PL5501 资料信息。

 

 

升降压MOS管采用华润微HGQ65NE4A,耐压45V,导阻5.2mΩ,采用PDFN5*6封装。

 

 

另外两颗MOS同样为华润微HGQ65NE4A,总共四颗MOS组成H桥。

 

 

用于实现升降压的合金电感,由宝砾微PL5501控制四颗MOS驱动。

 

 

快充协议芯片采用的是智融SW2305。这是一款高集成度的Type-C口/Type-A口快充协议芯片,支持 PD、QC、FCP、高低压SCP、 AFC、SFCP、VOOC以及PE等主流快充协议,支持光耦反馈和FB 反馈两种工作模式。

 

智融SW2305集成了CV/CC控制环路,Type-C接口逻辑,快充协议控制器,以及多种安全保护功能。配合 ACDC或DCDC以及少量的外围元器件,即可组成完整的高性能的Type-C口/Type-A口快速充电解决方案。

 

 

智融SW2305规格资料。

 

 

USB-C接口输出VBUS开关管,型号AP30P30Q。

 

输入兼容性

 

在输入兼容性测试中,充电头网找来了几款不同输出电压规格的DC电源适配器,分别给PCB板供电并测试USB-C接口的协议和PDO报文。

 

1、Chicony群光20V9A电源适配器

 

 

首先使用群光20V 9A规格的电源适配器供电,PCB板可以正常工作,ChargerLAB POWER-Z KT002测得USB-C接口输出支持Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP协议,以及QC3.0、QC2.0、QC4+、AFC、FCP、SCP、VOOC、PE、PD3.0 PPS等快充协议。

 

 

继续测试其PDO报文,显示支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五组固定电压,以及一组3.3-21V 5A的PPS电压。

 

2、台达19V 6.32A电源适配器

 

 

随后使用台达19V 6.32A的电源适配器供电,输出显示同样支持多种快充协议。

 

 

PDO报文保持五组固定电压档和一组PPS电压档位不变。

 

3、吉摩 12V 12.5A电源适配器

 

 

继续使用吉摩 12V 12.5A电源适配器供电,得益于升降压的加持,显示输出快充协议保持不变。

 

 

PDO报文同样是5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五组固定电压,以及一组3.3-21V 5A的PPS电压。

 

4、SIMSUKIAN 12V3A电源适配器

 

 

最后选用了一款SIMSUKIAN 12V3A电源适配器,可以看到,PCB板的输出协议依然没有发生变化。

 

 

同样PDO报文也是与之前的保持一致。由此可见,这款PCB板支持宽范围电压输入供电,可以与大部分传统电源适配器搭配使用。不过需要注意的是,USB-C接口的PDO报文是由协议芯片控制的,所以不会随输入电压发生改变,其实际输出性能要由输入功率决定。

 

输出兼容性

 

 

在输出兼容性测试中,采用一款电源适配器给PCB板供电,然后给iPhone 13 Pro Max充电,测得电压9.12V,电流2.93A,充电功率约为26.7W。

 

 

给三星S20 Ultra充电,电压9.23V,电流3A,充电功率约为28W。

 

 

给iPad Air4充电,电压15V,电流1.97A,充电功率约为29.6W。

 

 

给MacBook Pro 16 M1 Max充电,电压19.88V,电流4.71A,充电功率约为93.7W。

 

 

给米家电动工具充电,电压9.1V,电流1.45A,充电功率约为13W。

 

 

USB-C口兼容性一览表。

 

 

USB-C口给不同设备充电的功率柱状图。

 

温升测试


在温升测试过程中,选用了一款20V 9A的电源适配器供电,USB-C接口连接20V 5A的负载,使PCB板在25℃恒温环境中持续工作,然后分别测试半小时后、1小时后的板面温度。

 

 

经过实测,该PCB板在100W持续带载30分钟后,板面最高温约为91.3℃。

 

 

在20V5A负载输出1小时后,再次测得板面温度约为94.4℃。

 

充电头网总结

 

近两年来快充技术发展十分迅速,电源配件的产品更新迭代也非常快。尤其是在笔电市场中,传统的砖块型电源适配器正逐渐被体积小巧便携的氮化镓PD快充取代,大批老旧的笔电电源即将淘汰。DC转PD快充板的出现,成为传统电源继续发挥剩余价值的关键,虽然出门携带不便,但是多协议快充以及高达100W的输出功率,对于居家充电而言还是十分方便的。

 

本次拿到的是基于宝砾微PL5501+智融SW2305开发的单C口快充转接板,芯片性能可靠,PCB设计精简。得益于升降压的架构,这款DC转PD快充板可以支持宽电压的输入,几乎不挑电源适配器,输出方面也能够兼多种主流的快充协议,并且只要输入功率足够,完全满足100W PD快充输出需求。




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