2021年氮化镓充电器深度拆解,不只看个爽,还能学知识!    

充电器 12-08 11:03:02 0 0

不知道大家有没有好奇过:那些精致的电器里面都长什么样呢?

最近我拿到了绿联充电器系列扛鼎之作:绿联 100W 氮化镓充电器。它采用了氮化镓技术,在比苹果单口 61W 充电器还小的体积内,却塞下了 100W 超大功率。而且它还拥有 4 个接口,可以同时为四台设备稳定充电。

如果光说充电器的使用性能大家估计会觉得无趣。

正好我最近手痒了,那话不多说,就拆一个带大家看看性能野兽里面长什么样吧!

开箱:高级厚道,性能强悍

拆解之前,先来个快速开箱。

首先,包装内不仅有充电器本体,还随附了一根价值几十元的 1.5m 长的 100W 编织线(20V/5A),让用户开箱即可体验 100W 大功率,厚道。

充电器本体采用了颇具高级感的轻奢金属喷漆,正反面简洁大方。

整体为方形设计,三维:68×68×33 mm,比苹果 61W 原装充电器还小。

↑绿联四口 100W 氮化镓充电器 vs 苹果单口 61W 充电器

充电器的插脚为折叠设计。不仅外出折叠节省空间,还可防止对其它物品的刮擦。

充电方面。绿联 100W 氮化镓充电器具有 3C1A 四个接口,支持单口最高 100W 输出,可以同时为四台设备稳定充电。通过 POWER-Z 测得接口支持 PD3.0、QC4+、SCP、FCP 等多种快充协议。支持市面上大多数电脑、平板、手机快充,兼容性很强。

实测用 C1 单口充我的 MacBook Pro 2019(96W),充 30 分钟,可从 1% 充到 39%;换成 iPhone 13 Pro 30 分钟更可充到 62%,非常强悍!

↑ MacBook Pro 2019(96W)10% 电量左右功率(89.69%)

多口充电时,各口分流也和产品描述吻合。

我现在工位上就是「电脑 + 平板 + 手机 + 耳机」组合。现在有了绿联 100W 氮化镓充电器,数码全家桶,的确一个插板口就够了。

开始之前,先了解一下充电原理

开始拆解之前,先简单说说充电器的充电原理。

中国目前家用是 220V 高压交流电。而手机只能承受不到 5V 的低压直流电,所以需要充电器来进行转换。

上图是氮化镓充电器的充电原理。充电器插入插座后首先会有一个 FUSE 保险丝保护电路,接下来是 EMI 滤波电路,滤除输入电流的噪声,然后通过整流电路转化为高压直流电,后面再接一个滤波储能电容来储电和滤除转化后的噪声。

接下来,高压直流电就要通过变压器转换为可供手机使用的低压直流电了。

哎,等等,如果真的是这样设计,那我们拿到手的充电器会特!别!大!

为什么呢?因为占充电器体积最大的就是变压器和储能电容,而它们的体积和电流的频率有关。假设咱们手机是个嗷嗷待哺的孩子,一次需要吃一碗饭。那变压器和储能电容就相当于是饭锅,电流频率就相当于是盛饭的勺子。勺子盛饭越快,需要的饭锅也就越小。

而咱们国内市电的频率是 50Hz,盛饭太慢了,需要的饭锅也就奇大无比。

所以咱们会在变压器前加一个开关 MOS 管,增加电流的频率,这样就能缩小变压器和储能电容的体积了。但是目前使用的开关管都是硅和锗半导体材料,开关频率在 60kHz 左右,充电速度还是比较慢,对付大功率设备也是力不从心。

所以氮化镓就应运而生了。它能将开关频率大幅提升,达到 100kHz 甚至 1MHz 以上。所以变压器的体积也能大幅减小。最后用氮化镓制作的充电器通常比传统硅材料小 50%!

这就是「氮化镓缩小充电器」的奥秘。

拆解:排线规整,堆料厚实

好了,开始拆解吧!

绿联 100W 氮化镓充电器采用了紧密的超声波焊接封装,拆开后,可以看到用黄色绝缘胶布严密包裹的充电器本体。胶布之下是黄铜散热片。

断开插头与充电器的连接线,取出充电器本体,可以看到充电器底部也覆有黄铜散热片,还增设导热垫和隔离板,以保证快速散热和充电安全。

回到充电器本体。抠除散热和固定作用的填充硅胶后,可以看到充电器内部的完整构造。主体由输入、输出和背板三块 PCB 板组成,元部件排布较为规整紧凑。

我们先看输入端。

输入导线旁是盒装延时保险丝,进行熔断保护;旁边 2 个黄色的是安规 X 电容,套有绝缘脚,安规 Y 电容则在 PCB 主板背面,它们能降低电磁干扰;2 个黑色的则是 NTC 浪涌抑制电阻,可以保护电路和负载。

旁边黄褐色的是开关电源主控芯片供电电容,顾名思义,是给开关电源供电滴。

再到 EMI 滤波部分。铜线缠绕部分为两级共模电感设计,大的为扁平铜带绕制,小的为双线绕制。作用是滤除共模噪声,降低EMI干扰。

接下来是整流部分。PCB 输入板的背面则设有两颗整流桥,型号为 WRLSB80M,来自沃尔德,可以将高压交流电变为高压直流电。设置两颗有利于均摊发热,延长使用寿命。

↑ PCB 输入板特写

接下来是滤波储能部分。下方五个橙色标注的柱状体就是高压滤波储能电容了。它们来自艾华电子,三颗连接在主板上,两颗则连接在侧面 PCB 小板上。主要作用是储能供电和平缓输入电流的功效。

翻到 PCB 主板背面,右下角就是开关电源电路。里面的开关电源主控芯片,型号为 ON 安森美 NCP1342。它内置主动 X2 电容放电,具有过压、过流、过载短路、过温等多重保护功能。

而在左侧,就是背板上最重要的开关 氮化镓MOS 管了,它采用的是纳微 NV6125 氮化镓功率芯片,最高支持 2MHz 开关频率。

这款纳微氮化镓芯片是目前一流大厂的主流选择。我之前拆解过的 OPPO 50W 饼干氮化镓快充、联想thinkplus 65W 氮化镓口红电源 Pro 等均采用了这款芯片。

好了,终于开始变压喽!

咱们回到正面。左边这个黄色绝缘胶布包裹的大家伙就是变压器,它的作用是把高压直流电变成低压直流电。多亏是用了氮化镓技术,不然其体积要大一倍左右。

变压器旁边有一个红线黑头的小探头,它是热敏电阻,可以实时进行温度监控以保障充电安全 ~

接下来,来看输出端。

先看输出小板背面。

下边三个绝缘管包裹的是磁环降压电感(橙色标注);上面三个柱状体为降压输出二次滤波固态电容(青色标注)。它们分别用于三路输出电路的降压输出和滤波。

最下边黄铜缠绕的为滤波电感。电感旁边是两颗芯片。下面的MCU 无丝印,负责输出功率智能分配,上面小的是一颗输出VBUS开关管,型号为锐骏 RU30D20M2。


再看 PCB 输出小板正面。有 3C1A 四个 USB 接口。


↑输出 PCB 板正面

注意下面这个紫色胶舌的 A 口,里面两侧的金属弹片要比中间加宽,这是为了适配华为大电流快充方案。市面上很多充电器都会在这里偷工减料,绿联还是一如既往的良心厚道 ~

3C1A 四口由三路电路控制,C1 一路、C2 一路、C3 和 A 合一路。这三路电路由三颗智融 SW3516H 微控芯片控制。

智融 SW3516H 芯片负责降压控制和协议识别,支持PPS/QC4+/QC4/FCP/SCP等多种快充协议,最大输出 PD 100W。

回到 USB 母座,它们之间的三个银色圆柱体是三颗独立的同步整流输出滤波固态电容,它们均来自中国台湾钰邦,可以滤除输出直流电中的交流成分。

最右边两个丝印 501 的大家伙是两颗电感,作用也是输出滤波 ~

至此,咱们充电器正面的林林总总终于讲完了。

最后咱们来看 PCB 主板背面。

右侧面的是同步整流部件,有利于输出稳定直流电压,减少静态损耗,提高能效。

中间是 EL 亿光 1018 光耦,用于反馈调节输出电压以稳定输出电压。

开关电源电路上方是 RCD 吸收电路,黑色的是二极管 VDs,整体作用是吸收 MOS 关断的电压尖峰,保护 MOS 管。

至此,拆解完成。

↑全家福

总结

从使用来看。绿联 100W 充电器支持 3C1A 四口 100W 大功率输出,可以同时为四台设备充电。实测 30 分钟可为 MacBook Pro 16 从 1% 充到 39%,性能强悍。

对于大部分用户来说,要解决「电脑 + 平板 + 手机 + 耳机」数码全家桶充电,一个绿联 100W 氮化镓的确就够了。不仅出差方便,居家办公也能减少杂乱,不占排插体积。

从拆解来看。绿联 100W 氮化镓充电器采用开关电源宽范围输出,次级协议芯片控制输出电压的典型架构。内部排线规整,开关 MOS 管为行业领先的纳微氮化镓功率芯片,整体用料非常扎实,在充电器大小,安全和性能方面控制的也都非常好。

不管从实际使用还是上手拆解,绿联 100W 氮化镓充电器表现都不错,推荐购买。

2021年氮化镓充电器深度拆解,不只看个爽,还能学知识!   

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