拆解报告:旭联67W 2C1A氮化镓充电器
前言
旭联科技是一家专业USB-C外设以及PD快充电源的生产厂商,主要产品有USB-C转接器,扩展坞,硬盘盒,转接线以及PD快充等产品。充电头网拿到了旭联科技推出的一款67W 2C1A氮化镓充电器,这款充电器采用方块造型,体积小巧,配合折叠插脚便于携带和收纳。
充电器两个USB-C口均支持67W快充输出,支持盲插和功率自动分配,使用起来十分方便。实测两个USB-C接口还支持PPS快充,对安卓手机快充的兼容性也不错。下面就带来这款2C1A氮化镓充电器的拆解,看看内部的设计和用料。
旭联67W氮化镓充电器外观
充电器基于方块造型设计,输入输出端边缘亮面倒角处理,整体小巧且有特点。
机身正面中心印有深圳市旭联信息技术有限公司英文简称C-SMARTLINK,公司英文全称为C-SmartLink Information Technology Co., Ltd。
深圳市旭联信息技术有限公司创立于2012年,总部位于深圳,于2019年成立湖南分公司(生产基地),2021年成立重庆分公司(研发基地)。旭联是集研、产、销一体化的中型制造企业,近千人的企业规模,位列行业前茅。
公司主营手机/电脑周边配件等消费类电子产品,核心产品为高功率电源/无线同屏器/有线电脑扩展郭/电脑集线器/ PD 充电器/户外储能电源等,公司与国内多家大学和研究机构建立长期良好的合作关系,引进世界顶尖的设备和行业优秀的人才。
公司一直重视产品的研发与创新,并取得了非常好的成效。到目前为止,旭联已经获得了近200项技术专利,多项国内与全球发明专利,并且每年以40+个专利的速度持续增加。于2015年荣获"国家高新技术企业"、"专精特新"等荣誉称号,同时成为 HDMI 会员、 USB - IF 会员,通过了IS0:9001质量体系、 BSCI 社会责任体系、 CCC 、IS014000认证、IS014001认证。成为科技龙头企业 DFH 的生产战略合作伙伴。
另一名印有GaN Fast Charger和67W。
机身输入端两边加入双翼设计,提升产品使用时的稳定性。
充电器配备可折叠美规插脚,收纳自如,搭配小巧机身携带方便。
机身一侧印有充电器参数
型号:SL-C003
输入:100-240V~50/60Hz 1.5A
USB-C1/C2输出:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A、20.3V3.3A
PPS:3.3-21V3A
USB-A输出:3.6-6.5V3A、6.5-9V2A、9-12V1.5A
总输出:67W Max
制造商:深圳市旭联信息技术有限公司
充电器通过了FCC、PSE、ETL认证,以及VI级能效认证。
输出端配备2C1A三个USB接口,上方边缘还设有指示灯。
实测充电器机身高度为52.58mm。
宽度为52.37mm。
厚度为31.36mm。
和苹果61W充电器放在一起对比,体积优势很大。
产品拿在手上的大小直观感受,也显得很小巧。
另外测得充电器净重约为126g。
接通电源,充电器指示灯亮黄光。
使用ChargerLAB POWER-Z KM003C测得USB-C1口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0/5、PD3.0、PPS、DCP、Apple 2.4A充电协议。
并且具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A、20.3V3.3A六组固定电压档位,以及3.3-21V3A一组PPS电压档位。
测得USB-C2口兼容协议和USB-C1口的一样。
此外PDO报文也完全相同,充电器的两个USB-C口支持功率盲插,日常使用方便。
最后测得USB-A口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0、DCP充电协议。
旭联67W氮化镓充电器拆解
看完了旭联这款氮化镓充电器的外观和测试,下面就进行拆解,看看内部的用料情况。
首先沿壳体接缝撬开外壳,内部PCBA模块粘贴导热垫散热。
壳体内部LED指示灯导光柱特写。
PCBA模块正面粘贴浅绿色导热垫。
背面同样粘贴浅绿色导热垫。
在导热垫和PCBA模块之间填充蓝色导热胶增强导热,降压小板背面采用麦拉片加强绝缘。
PCBA模块背面采用导热胶粘贴麦拉片绝缘。
折叠插脚通过导线焊接连接供电。
PCBA模块正面一览,由三块小板焊接组成,其中右侧垂直小板焊接保险丝和EMI滤波电路。左上角焊接高压滤波电容,下方焊接变压器,底部为二次降压小板,焊接降压电路和USB母座。
PCBA模块背面一览,左侧垂直焊接的小板用于整流,右侧焊接氮化镓主控芯片,氮化镓开关管,反馈光耦,贴片Y电容,同步整流控制器和同步整流管。
通过对PCBA模块的观察发现,这款65W氮化镓充电器采用反激开关电源设计,搭配同步整流,固定电压输出。输出采用两路独立的降压电路,实现三口快充输出以及功率自动分配功能。下面我们就从输入端开始了解整个充电器的设计和用料。
将PCBA模块焊接拆分,其中左上角小板为输出降压小板,右上角为开关电源小板,底部为输入小板。
输入小板焊接保险丝,NTC热敏电阻,安规X2电容和共模电感。
小板背面焊接整流桥和X2电容放电电阻。
输入端保险丝来自蓝宝,规格为3.15A 250V。
NTC热敏电阻丝印1.5D-7,用于抑制充电器插电的冲击电流。
安规X2电容来自东莞成希,规格为0.22μF。
共模电感采用漆包线和绝缘线绕制。
整流桥来自PY平伟,型号TBM810,规格为8A 1000V。
开关电源小板焊接高压滤波电容,变压器和固态电容。
高压滤波电容来自y.u.g昱光电子。
其中一颗规格为33μF。
另外两颗电容一侧为差模电感,采用磁环绕制,外套热缩管绝缘。
两颗小电容规格均为10μF 400V。
另一颗规格为68μF 400V,滤波电容总容量为121μF。
开关电源主控芯片采用茂睿芯MK2697,这是专为PD/快充应用优化的QR PWM控制器。该控制器宽VCC工作电压范围(9V-90V) 可以使其覆盖PD/PPS从3.3V-23V的输出范 围而不需要使用额外的辅助绕组或者线性降压电路。
MK2697采用了茂睿芯自主知识产权的驱动技术,同步优化初级和次级功率管电压应力。高达200kHz的工作频率,支持高频小体积的PD快充电源设计。
针对于能效要求,由于PD/快充有多个不同的输出电压,因此MK2697采用了自适应的多模式。其在不同负载以及不同输出下,调整工作于不同频率的QR模式。在轻载时则会工作于burst模式,以提升效率。
MK2697提供了全面的保护功能,有输出OVP、OPP、VCC、OVP、BROWN-IN/OUT, 还提供了副边SR短路保护, PIN脚OPEN/SHORT保护等丰富的保护功能。
充电头网拆解了解到,采用茂睿芯快充方案的还有爱莎瓦特65W 2A1C氮化镓快充、倍思QC5 100W氮化镓充电器、REMAX 20W 1A1C快充充电器、air-J 18W 1A1C快充充电器、诺基亚20W PD快充、海陆通20W PD快充、大麦20W PD快充等产品采用。
氮化镓开关管来自能华,型号CE65H160DNGI,这颗Cascode型CoreGaN器件采用能华耗尽型工艺技术,耐压650V,瞬态耐压900V,导通内阻160mΩ。器件具有极低的门极电荷,使得器件的开关速度快,损耗低,可以大大提高系统能效。
CE65H160DNGI的栅极驱动电压范围±20V,大大提高了系统可靠性,并且和传统的Si MOSFET驱动兼容,采用DFN8*8封装。
江苏能华微电子科技发展有限公司创办于2010年,是一家专业设计、生产和销售以氮化镓(GaN)为代表化合物半导体高性能晶圆、器件的高新技术企业。公司核心技术团队由海外归国人才带领,成员包括从外延生长、器件设计、工艺制程到封装测试各环节的专家。
目前公司的产品线涵盖氮化镓外延片、氮化镓功率场效应管、氮化镓集成功率器件以及氮化镓芯片代工等。公司产品技术参数在行业中处于领先地位,各类产品已实现规模化生产,并拥有一批国内外知名客户。
变压器采用胶带严密缠绕绝缘。
贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司,具有体积小、重量轻等特色,非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中。料号为TMY1681M。
特锐祥专注于被动元器件的研发、生产及销售,注册资本1亿元。旗下有自主电容品牌两类:SMD TRX及DIP TY电容器,TRX将致力于陶瓷材料的研究,以拓展更多品类的应用,为客户提供更多的解决方案。
充电头网了解到,特锐祥贴片Y电容除了被倍思高通QC5认证100W氮化镓快充、麦多多100W氮化镓、OPPO 65W超级闪充氮化镓充电器、联想90W氮化镓快充、努比亚65W氮化镓充电器、倍思120W氮化镓+碳化硅PD快充充电器等数十款大功率充电器使用外,也可应用于海陆通、第一卫、贝尔金等品牌20W迷你快充上,性能获得客户一致认可。
另一颗特锐祥贴片Y电容料号为TMY1471M。
亿光 EL1019光耦用于输出电压反馈。
输出同步整流管来自恒泰柯,型号HGN042N10A,是一颗耐压100V的NMOS,导阻为3.7mΩ,采用DFN5*6封装。
输出滤波电容来自JSH万京源,规格为820μF 25V。
输出端垂直焊接降压小板。
焊接取下降压小板,小板上焊接两颗降压电感,四颗滤波电容,两颗协议芯片以及对应的USB-C和USB-A母座。
小板背面焊接降压开关管和降压转换器,以及对应接口的VBUS开关管,PCB镂空放置降压电感,降低厚度。
USB-C1口协议芯片采用英集芯IP2723T,该芯片已通过USB IF协会PD3.0 PPS认证,TID:3135,是一款集成多种协议、用于USB输出端口的快充协议IC。支持多种快充协议,包括USB TypeC DFP、PD2.0/3.0、PPS 、HVDCP QC4、QC4+、QC3.0/2.0、FCP、SCP、AFC、MTK PE+ 2.0/1.1、Apple 2.4A、BC1.2以及三星2.0A。右侧为USB-C母座的TVS保护管,用于静电保护功能。
可为适配器、车充等单向输出应用提供完整的TYPE-C解决方案。此外IP2723T具备高集成度与丰富功能,在应用时仅需极少的外围器件,有效减小整体方案的尺寸,降低BOM成本。
英集芯IP2723T资料信息。
充电头网拆解了解到,英集芯IP2723T已被闪魔、摩米士、REMAX、麦多多、华科隆等多个品牌20W充电器采用,同时还被摩米士65W 2C1A氮化镓快充充电器、努比亚65W USB PD氮化镓充电器、努比亚1A1C 45W氘锋氮化镓快速充电器等氮化镓充电器使用,此外英集芯快充芯片还可用于车充、移动电源、适配器等各种充电领域,并被小米、京东京造、华为、三星、特斯拉等知名品牌的百余款产品采用。
用于降压输出的同步整流降压控制器来自英集芯,型号为IP6550,是一款支持36V输入的同步降压控制器,内置NMOS管驱动,外置两个MOS管进行高效同步整流降压。IP6550通过反馈引脚调节输出电压。开关频率135KHz,输入端耐压48V,内置完善的保护功能。英集芯IP6550采用3*3mm QFN16封装,可实现简化的同步降压转换电路设计。
IP6550可用于车载充电器、多口适配器、智能插排、支持USB-C接口的插排以及行车记录仪应用。同步整流降压具有高转换效率,高输出电流可用于多口5V输出,搭配PD协议芯片可实现宽范围电压调节,满足USB PD3.1的应用。
同步降压管来自禾纳,型号CWT361AP,NMOS,耐压30V,导阻5.5mΩ,采用PDFN3030封装。
降压电感采用磁环绕制,沉板焊接降低厚度。
USB-C2和USB-A口协议芯片来自英集芯,型号为IP2726,是一颗应用非常广泛的协议芯片。英集芯IP2726是一颗集成多种协议、用于USB输出端口的快充IC,支持Type-C DFP、PD2.0/3.0、PPS、QC4+、QC2.0/3.0、FCP、AFC、SCP、MTK PE+、Apple2.4A、BC1.2以及三星2A等协议。具有高集成度和丰富的功能,在应用时仅需极少的外围器件,有效减小整体方案的尺寸,降低BOM成本。
充电头网了解到,英集芯IP2726此前已被AUKEY 65W 1A1C氮化镓快充充电器、RAVPOWER 90W双USB-C口PD快充充电器、斯泰克100W双USB-C口氮化镓充电器、麦多多30W 1A1C USB PD快充充电器、坤兴18W USB PD3.0 PPS快充充电器等产品采用。
另一路IP6550同步降压转换器特写。
同步降压管来自芯控源,型号AGM306,NMOS,耐压30V,导阻5.8mΩ。
磁环降压电感特写。
VBUS开关管型号与同步降压管相同,型号均为AGM306。
输入输出滤波电容均来自JSH万京源,规格为220μF 25V。
USB-C母座采用过孔焊接固定,橙色胶芯不露铜。
USB-A母座采用橙色胶芯,正负极加宽支持大电流快充。
全部拆解一览,来张全家福。
充电头网拆解总结
旭联科技推出的这款67W氮化镓充电器为折叠插脚设计,体积小巧便于携带。充电器具备2C1A接口,USB-C口支持双口盲插和功率自动分配,可以同时为手机和电脑充电。此外还支持PPS快充,对新老设备的支持都很好。充电器还配有电源指示灯,便于了解供电状态。
充电头网通过拆解了解到,旭联科技这款67W氮化镓充电器内部采用茂睿芯MK2697主控芯片搭配能华CE65H160DNGI氮化镓开关管,并采用英集芯IP2726和IP2723两颗协议芯片,搭配IP6550同步降压控制器进行输出。
能华耗尽型氮化镓器件的栅极支持20V驱动电压,可以兼容传统的硅MOS驱动,降低驱动要求。级联型氮化镓器件Vth电压为4V,一致性好,能够减小dv/dt和di/dt对栅极电压带来的影响,避免误触发开通,驱动可靠性更高。
目前,能华针对数据中心,储能,新能源汽车等应用已经推出对应的器件和解决方案,利用氮化镓性能优势,助力节能提效,缩小整体尺寸,并提升整体性能与竞争力。
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