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保姆級氮化鎵充電器拆解:刨根問底,搞清楚氮化鎵為什么那么猛!

話說科技 ? 來源:話說科技 ? 作者:話說科技 ? 2021-12-09 14:55 ? 次閱讀

2021 最新氮化鎵充電器拆解:小白也能看懂,漲見識!2021 氮化鎵充電器深度拆解,不只看個爽,還能學知識!綠聯 100W 氮化鎵深度拆解:看看性能猛獸為什么那么猛!

不知道大家有沒有好奇過:那些精致的電器里面都長什么樣呢?

最近我拿到了綠聯充電器系列扛鼎之作:綠聯 100W 氮化鎵充電器。它采用了氮化鎵技術,在比蘋果單口 61W 充電器還小的體積內,卻塞下了 100W 超大功率。而且它還擁有 4 個接口,可以同時為四臺設備穩定充電。

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如果光說充電器的使用性能大家估計會覺得無趣。

正好我最近手癢了,那話不多說,就拆一個帶大家看看性能野獸里面長什么樣吧!

開箱:高級厚道,性能強悍

拆解之前,先來個快速開箱。

首先,包裝內不僅有充電器本體,還隨附了一根價值幾十元的 1.5m 長的 100W 編織線(20V/5A),讓用戶開箱即可體驗 100W 大功率,厚道。

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充電器本體采用了頗具高級感的輕奢金屬噴漆,正反面簡潔大方。

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整體為方形設計,三維:68×68×33 mm,比蘋果 61W 原裝充電器還小。

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↑綠聯四口 100W 氮化鎵充電器 vs 蘋果單口 61W 充電器

充電器的插腳為折疊設計。不僅外出折疊節省空間,還可防止對其它物品的刮擦。

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充電方面。綠聯 100W 氮化鎵充電器具有 3C1A 四個接口,支持單口最高 100W 輸出,可以同時為四臺設備穩定充電。通過 POWER-Z 測得接口支持 PD3.0、QC4+、SCP、FCP 等多種快充協議。支持市面上大多數電腦、平板、手機快充,兼容性很強。

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實測用 C1 單口充我的 MacBook Pro 2019(96W),充 30 分鐘,可從 1% 充到 39%;換成 iPhone 13 Pro 30 分鐘更可充到 62%,非常強悍!

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

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多口充電時,各口分流也和產品描述吻合。

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我現在工位上就是「電腦 + 平板 + 手機 + 耳機」組合?,F在有了綠聯 100W 氮化鎵充電器,數碼全家桶,的確一個插板口就夠了。

開始之前,先了解一下充電原理

開始拆解之前,先簡單說說充電器的充電原理。

中國目前家用是 220V 高壓交流電。而手機只能承受不到 5V 的低壓直流電,所以需要充電器來進行轉換。

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上圖是氮化鎵充電器的充電原理。充電器插入插座后首先會有一個 FUSE 保險絲保護電路,接下來是 EMI 濾波電路,濾除輸入電流的噪聲,然后通過整流電路轉化為高壓直流電,后面再接一個濾波儲能電容來儲電和濾除轉化后的噪聲。

接下來,高壓直流電就要通過變壓器轉換為可供手機使用的低壓直流電了。

哎,等等,如果真的是這樣設計,那我們拿到手的充電器會特!別!大!

為什么呢?因為占充電器體積最大的就是變壓器和儲能電容,而它們的體積和電流的頻率有關。假設咱們手機是個嗷嗷待哺的孩子,一次需要吃一碗飯。那變壓器和儲能電容就相當于是飯鍋,電流頻率就相當于是盛飯的勺子。勺子盛飯越快,需要的飯鍋也就越小。

而咱們國內市電的頻率是 50Hz,盛飯太慢了,需要的飯鍋也就奇大無比。

所以咱們會在變壓器前加一個開關 MOS 管,增加電流的頻率,這樣就能縮小變壓器和儲能電容的體積了。但是目前使用的開關管都是硅和鍺半導體材料,開關頻率在 60kHz 左右,充電速度還是比較慢,對付大功率設備也是力不從心。

所以氮化鎵就應運而生了。它能將開關頻率大幅提升,達到 100kHz 甚至 1MHz 以上。所以變壓器的體積也能大幅減小。最后用氮化鎵制作的充電器通常比傳統硅材料小 50%!

這就是「氮化鎵縮小充電器」的奧秘。

拆解:排線規整,堆料厚實

好了,開始拆解吧!

綠聯 100W 氮化鎵充電器采用了緊密的超聲波焊接封裝,拆開后,可以看到用黃色絕緣膠布嚴密包裹的充電器本體。膠布之下是黃銅散熱片。

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斷開插頭與充電器的連接線,取出充電器本體,可以看到充電器底部也覆有黃銅散熱片,還增設導熱墊和隔離板,以保證快速散熱和充電安全。

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回到充電器本體。摳除散熱和固定作用的填充硅膠后,可以看到充電器內部的完整構造。主體由輸入、輸出和背板三塊 PCB 板組成,元部件排布較為規整緊湊。

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我們先看輸入端。

輸入導線旁是盒裝延時保險絲,進行熔斷保護;旁邊 2 個黃色的是安規 X 電容,套有絕緣腳,安規 Y 電容則在 PCB 主板背面,它們能降低電磁干擾;2 個黑色的則是 NTC 浪涌抑制電阻,可以保護電路和負載。

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旁邊黃褐色的是開關電源主控芯片供電電容,顧名思義,是給開關電源供電滴。

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再到 EMI 濾波部分。銅線纏繞部分為兩級共模電感設計,大的為扁平銅帶繞制,小的為雙線繞制。作用是濾除共模噪聲,降低EMI干擾。

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接下來是整流部分。PCB 輸入板的背面則設有兩顆整流橋,型號為 WRLSB80M,來自沃爾德,可以將高壓交流電變為高壓直流電。設置兩顆有利于均攤發熱,延長使用壽命。

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↑ PCB 輸入板特寫

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接下來是濾波儲能部分。下方五個橙色標注的柱狀體就是高壓濾波儲能電容了。它們來自艾華電子,三顆連接在主板上,兩顆則連接在側面 PCB 小板上。主要作用是儲能供電和平緩輸入電流的功效。

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翻到 PCB 主板背面,右下角就是開關電源電路。里面的開關電源主控芯片,型號為 ON 安森美 NCP1342。它內置主動 X2 電容放電,具有過壓、過流、過載短路、過溫等多重保護功能。

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而在左側,就是背板上最重要的開關 氮化鎵MOS 管了,它采用的是納微 NV6125 氮化鎵功率芯片,最高支持 2MHz 開關頻率。

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這款納微氮化鎵芯片是目前一流大廠的主流選擇。我之前拆解過的 OPPO 50W 餅干氮化鎵快充、聯想thinkplus 65W 氮化鎵口紅電源 Pro 等均采用了這款芯片。

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好了,終于開始變壓嘍!

咱們回到正面。左邊這個黃色絕緣膠布包裹的大家伙就是變壓器,它的作用是把高壓直流電變成低壓直流電。多虧是用了氮化鎵技術,不然其體積要大一倍左右。

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變壓器旁邊有一個紅線黑頭的小探頭,它是熱敏電阻,可以實時進行溫度監控以保障充電安全 ~

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接下來,來看輸出端。

先看輸出小板背面。

下邊三個絕緣管包裹的是磁環降壓電感(橙色標注);上面三個柱狀體為降壓輸出二次濾波固態電容(青色標注)。它們分別用于三路輸出電路的降壓輸出和濾波。

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最下邊黃銅纏繞的為濾波電感。電感旁邊是兩顆芯片。下面的MCU 無絲印,負責輸出功率智能分配,上面小的是一顆輸出VBUS開關管,型號為銳駿 RU30D20M2。

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再看 PCB 輸出小板正面。有 3C1A 四個 USB 接口。

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↑輸出 PCB 板正面

注意下面這個紫色膠舌的 A 口,里面兩側的金屬彈片要比中間加寬,這是為了適配華為大電流快充方案。市面上很多充電器都會在這里偷工減料,綠聯還是一如既往的良心厚道 ~

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3C1A 四口由三路電路控制,C1 一路、C2 一路、C3 和 A 合一路。這三路電路由三顆智融 SW3516H 微控芯片控制。

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智融 SW3516H 芯片負責降壓控制和協議識別,支持PPS/QC4+/QC4/FCP/SCP等多種快充協議,最大輸出 PD 100W。

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回到 USB 母座,它們之間的三個銀色圓柱體是三顆獨立的同步整流輸出濾波固態電容,它們均來自中國臺灣鈺邦,可以濾除輸出直流電中的交流成分。

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最右邊兩個絲印 501 的大家伙是兩顆電感,作用也是輸出濾波 ~

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至此,咱們充電器正面的林林總總終于講完了。

最后咱們來看 PCB 主板背面。

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右側面的是同步整流部件,有利于輸出穩定直流電壓,減少靜態損耗,提高能效。

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中間是 EL 億光 1018 光耦,用于反饋調節輸出電壓以穩定輸出電壓。

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開關電源電路上方是 RCD 吸收電路,黑色的是二極管 VDs,整體作用是吸收 MOS 關斷的電壓尖峰,保護 MOS 管。

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至此,拆解完成。

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↑全家福

總結

從使用來看。綠聯 100W 充電器支持 3C1A 四口 100W 大功率輸出,可以同時為四臺設備充電。實測 30 分鐘可為 MacBook Pro 16 從 1% 充到 39%,性能強悍。

對于大部分用戶來說,要解決「電腦 + 平板 + 手機 + 耳機」數碼全家桶充電,一個綠聯 100W 氮化鎵的確就夠了。不僅出差方便,居家辦公也能減少雜亂,不占排插體積。

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從拆解來看。綠聯 100W 氮化鎵充電器采用開關電源寬范圍輸出,次級協議芯片控制輸出電壓的典型架構。內部排線規整,開關 MOS 管為行業領先的納微氮化鎵功率芯片,整體用料非常扎實,在充電器大小,安全和性能方面控制的也都非常好。

不管從實際使用還是上手拆解,綠聯 100W 氮化鎵充電器表現都不錯,推薦購買。

審核編輯:符乾江

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