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        拆解報告:麥多多100W 2C1A氮化鎵充電器

        2022-05-10

        近期充電頭網拿到了一款Mcdodo麥多多100W氮化鎵充電器樣機,充電器配備2C1A接口,兩個C口都支持100W PD快充,整體的兼容性很好,性能十分強悍。

         

        充電頭網了解到,這款充電器采用PFC+LLC電源架構設計,同步整流控制器采用深圳市WINSEMI穩先微電子的WS2995,這是國內首批LLC同步整流控制器,實現了行業從無到有的突破,意義非凡。

         

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        值得一提的是,不只是LLC同步整流控制器,穩先微還相對應的推出了WS2699、WS2862A等高集成度高性能LLC控制器、PFC控制器,適用于高效率高可靠性LLC電源設計,可用于中功率及大功率隔離開關電源應用。

         

        深圳市穩先微電子有限公司是深圳本土的老牌集成電路設計公司,國家高新技術企業,領先的充電路徑管理系統的解決方案商。公司以技術為主導,在全國設有3大研發中心,研發人員占比超60%,核心團隊成員具備TI、MPS、STMicro、Infineon等行業知名企業至少10年以上經驗。

         

        穩先微電子在接受世界先進積體電路股份有限公司的投資后,成為一家輕IDM公司,能夠保證為客戶提供充足的產能、穩定的交期和高品質的產品方案。穩先微電子擁有強大的供應鏈體系和穩定的頭部客戶,同時還擁有世界最先進的高集成度UHV工藝平臺、MTP內置控制器平臺、高抗浪涌UHV工藝平臺、SGT和GaN功率器件工藝平臺。

         

        麥多多100W氮化鎵充電器外觀

         

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        充電器采用PC阻燃材質黑色外殼,輸入輸出端切面設計,邊緣棱邊分明。

         

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        腰身大部分外殼磨砂抗指紋,左側邊緣亮面設計,正面左下角印有100W GaN字樣。

         

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        充電器配備可折疊國標插腳。

         

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        輸出端配有2C1A三個接口,兩個C口膠芯為黑色,A口膠芯為橘紅色,外殼上印有Mcdodo品牌。

         

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        實測充電器機身長82.33mm。

         

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        寬度為57.72mm。

         

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        厚度為30.59mm。

         

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        和蘋果96W充電器對比,麥多多這款充電器更“瘦”也更“高”一些。

         

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        拿在手上的大小直觀感受。

         

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        充電器凈重約為236g。

         

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        使用ChargerLAB POWER-Z KT002檢測USB-C1口的輸出協議,顯示支持Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP協議,以及QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、PE2.0、PD3.0、PPS多個快充協議。

         

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        并且還具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五組固定電壓檔位,以及3.3-21V5A一組PPS電壓檔位。

         

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        使用KT002檢測發現USB-C2口支持的協議和USB-C1口的一樣。

         

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        而且PDO報文也完全相同,USB-C1和C2口單口輸出性能完全相同,都支持100W快充,可盲插使用。

         

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        最后使用KT002檢測發現A口支持QC、AFC、FCP、SCP快充協議。

         

        麥多多100W氮化鎵充電器拆解

         

        因為產品沒有參數,因此做了簡單了解后,下面便對其進行拆解,看看基于國產LLC同步整流控制器是怎么設計的

         

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        拆開充電器外殼,PCB板使用黃銅散熱片包裹散熱。

         

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        插腳與PCB之間通過白色和黑色導線焊接連接,導線焊接處涂膠固定。

         

         

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        充電器PCBA模塊兩面覆蓋黃銅散熱片,通過卡扣和焊接固定。

         

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        使用游標卡尺測得PCBA模塊長度約為76mm。

         

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        寬度約為51.5mm。

         

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        厚度約為25.2mm。

         

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        拆下散熱片和下面的絕緣板,絕緣板下面貼有導熱墊幫助散熱。

         

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        電路板正面特寫,自右向左是輸入EMI濾波電路,PFC升壓電感,高壓電解電容,LLC諧振電感,LLC諧振電容和LLC變壓器。電解電容頂部套有絕緣帽與次級降壓電路絕緣,次級兩塊USB-C輸出小板之間使用排針連接。

         

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        電路板背面特寫,主要元器件均在背面。充電器采用PFC+LLC電源架構,使用一顆控制器同時進行PFC和LLC控制。背面有兩顆貼片Y電容,白色光耦用于反饋輸出電壓。充電器使用LLC開關電源恒壓輸出,搭配輸出側小板進行調壓輸出,三路同步降壓,支持三路獨立快充。

         

        下面我們從輸入端開始了解各個元器件的信息。

         

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        輸入端一覽,共模電感和保險絲打膠加固,差模電感外套熱縮管絕緣。

         

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        輸入端延時保險絲規格為3.15A 250V。

         

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        第一級共模電感雙線繞制。

         

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        安規X電容容量為0.56μF。

         

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        第二級共模電感使用銅帶繞制,與X電容和第一級共模電感用于輸入EMI濾波。

         

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        差模電感采用磁環繞制,外套熱縮管絕緣,引線套熱縮管絕緣。

         

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        輸入端整流橋WRLSB80M來自深圳市沃爾德實業有限公司,這顆軟橋通過較軟的恢復曲線,比較平滑的關斷特性,可以降低二極管結電容達到非常少的諧波振蕩產生的效果。選用的LSB封裝,擁有良好的散熱特性,幫助中大瓦數適配器提升可靠性。

         

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        沃爾德 WRLSB80M 資料信息。

         

        充電頭網拆解了解到,沃爾德的軟橋還被摩米士100W 2A2C氮化鎵快充、努比亞1A1C 45W氘鋒氮化鎵快速充電器、公牛65W PD快充插座、麥多多2C1A 65W氮化鎵充電器、鴻達順65W 氮化鎵充電器、OPPO 50W餅干氮化鎵快充、ROCK 65W氮化鎵充電器等多款快充產品采用,產品性能獲得客戶一致認可。

         

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        薄膜濾波電容,1μF 450V。

         

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        PFC升壓電感,使用膠帶纏繞絕緣,頂部貼有信息標簽。

         

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        PFC升壓開關管采用英諾賽科INN650D02,其耐壓650V,導阻低至0.2Ω,符合JEDEC標準的工業應用要求,這是整個產品的核心元器件。INN650D02 “InnoGaN”開關管高頻特性好,且導通電阻小,適合高頻高效的開關電源應用,采用DFN8*8封裝,具備超低熱阻,散熱性能好,適合高功率密度的開關電源應用。

         

        英諾賽科向充電頭網透露,INN650D02 “InnoGaN”開關管基于業界領先的8英寸生產加工工藝,是目前市面上最先量產的先進制程氮化鎵功率器件,這項技術的大規模商用將推動氮化鎵快充的快速普及。

         

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        英諾賽科 INN650D02 詳細資料。

         

        充電頭網拆解了解到,該氮化鎵開關管還被摩米士100W 2A2C氮化鎵快充、努比亞65W USB PD氘鋒氮化鎵快速充電器、努比亞1A1C 45W氘鋒氮化鎵快速充電器、飛頻65W USB PD氮化鎵充電器、魅族65W氮化鎵充電器、Lapo 65W USB PD氮化鎵快充充電器、ROCK 65W 2C1A氮化鎵快充充電器等多款產品采用。

         

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        用于PFC開關管電流檢測的采樣電阻,2512封裝,62mΩ。

         

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        PFC整流管來自PI,型號LXA03D530,Qspeed系列極低反向恢復硅二極管,耐壓530V,額定電流3A。

         

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        充電器初級PWM主控芯片采用NXP恩智浦TEA2016AAT,一顆芯片內置LLC控制器和PFC控制器,內置數字架構控制,簡化了電源初級設計。一顆芯片實現兩顆獨立芯片功能,同時減少外圍元件數量,并內置多重完善的保護功能。

         

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        高壓濾波電容頂部外套絕緣套管,來自深圳市昱光電子。高壓電容規格為68μF 450V,耐高溫125℃。

         

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        主控芯片濾波電容同樣來自深圳市昱光電子,規格為47μF 50V。

         

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        兩顆LLC開關管絲印PDI65R260J2。

         

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        兩顆開關管組成半橋。

         

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        諧振電感特寫,使用膠帶嚴密纏繞。

         

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        諧振電容為MMKP82,采用雙面金屬化聚丙烯膜,損耗小,適合作為諧振電容使用,電容規格為333J 630V。

         

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        LLC變壓器特寫。

         

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        用于輸出電壓反饋的1019光耦特寫,橫跨在初級和次級之間。

         

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        光耦下方是一顆來自特銳祥的貼片Y電容,具有體積小、重量輕等特色,非常適合應用于氮化鎵快充這類高密度電源產品中。料號為TMY1102M。

         

        特銳祥專注于被動元器件的研發、生產及銷售,注冊資本1億元。旗下有自主電容品牌兩類:SMD TRX及DIP TY電容器,TRX將致力于陶瓷材料的研究,以拓展更多品類的應用,為客戶提供更多的解決方案。

         

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        充電頭網了解到,采用特銳祥貼片Y電容的產品還有第一衛20W快充小冰粒充電器、OPPO 65W超級閃充氮化鎵充電器、聯想90W氮化鎵快充、貝爾金20W氮化鎵PD快充、努比亞65W氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化硅PD快充充電器、飛頻65W USB PD氮化鎵充電器、羅馬仕65W USB PD氮化鎵充電器、鴻達順65W 2C1A氮化鎵快充充電器等多款產品,性能獲得客戶一致認可。

         

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        另一顆貼片Y電容也是來自特銳祥,料號相同均為TMY1102M。

         

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        將電路板正面的元件拆下,兩顆貼片元件分別是同步整流控制器和同步整流管,用于LLC輸出的同步整流。

         

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        LLC同步整流控制器采用深圳市WINSEMI穩先微電子的WS2995,這是一款高性能雙通道同步整流控制器,應用于半橋LLC諧振變換器的輸出側整流,可實現對MOSFET的優化控制。通過檢測整流MOSFET的Vds電壓,控制MOSFET可靠的開通和關斷,從而取代肖特基二極管,提高半橋LLC變換器的效率。

         

        WS2995根據輸出負載大小,能自適應調整驅動能力來達到調節開通延遲,以防止輕載時的容性電流導致的誤開通等。WS2995具有環保特性,當負載電流降低到一定程度時,將柵極驅動關閉,從而將IC損耗電流限制在120uA以下。WS2995的快速關斷能力可支持連續導通模式(CCM)和斷續導通模式(DCM)工作。

         

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        穩先微WS2995集成度高,外圍設計精簡,采用SOP-8封裝。其VDA, VDB對地最大電壓120V;Vcc工作范圍寬,支持4~36V的電壓應用;無驅動輸出時,實現120uA低靜態電流;快速關斷,適用于CCM, CrM和DCM工作模式;驅動電壓最高可達10.5V,支持所有的MOSFET;支持1MHZ的開關頻率。

         

        穩先微WS2995具有輸出電容放電功能;外圍簡單,性價比高;具有雙通道具有互鎖功能。適用于AC/DC 適配器、PC電源或一體機電源、LCD 電視電源、工業,醫療等其它電源。

         

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        充電頭網了解到,穩先可同時提供配套的多種規格次級同步整流MOS,產品均采用先進的屏蔽柵工藝,可提供業內極具競爭力的RSP和FOM,極大的降低器件導通電阻和柵電荷,提高在同步整流應用的效率和可靠性。特別推薦SEG9273AG,100V耐壓,6.5毫歐典型值,PDFN5x6封裝,可滿足65-140W方案應用要求。

         

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        同步整流管絲印PDI065N06S2,MOS管旁邊比較臟是用電烙鐵拆小板造成的。

         

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        另一顆管子在PCB板另一面,型號相同。

         

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        輸出使用兩顆固態電容并聯濾波,電容外套熱縮管絕緣。其中一顆規格為470μF 25V。

         

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        另外一顆為560μF 25V。

         

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        輸出側是三塊降壓小板,分別用于三個接口的降壓輸出。

         

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        兩塊USB-C降壓小板頂部通過排針焊接連接固定在一起。

         

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        連接兩塊降壓小板的排針特寫。

         

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        兩塊降壓小板布局幾乎相同,但是只有其中一塊小板上面有協議芯片。

         

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        協議芯片來自英集芯,型號IP2738,英集芯IP2738支持雙口18-140W快充應用,具備獨立的反饋控制,具備獨立的USB PD控制,相當于兩顆IP2736整合到一顆芯片內部,快充規格與IP2736相同。支持USB PD3.1 28V EPR檔位,并支持PD3.0/PPS等豐富全面的快充協議,兼容性非常好。

         

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        小板背面特寫,是一顆英集芯IP6550同步降壓控制器和對應的外置開關管。

         

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        英集芯IP2738搭配兩顆IP6550同步降壓控制器實現獨立的接口輸出。英集芯 IP6550 是一款支持 36V 輸入的同步降壓控制器,內置 NMOS 管驅動,外置兩個 MOS 管進行高效同步整流降壓。IP6550 通過反饋引腳調節輸出電壓。開關頻率 135KHz,輸入端耐壓 48V,內置完善的保護功能。

         

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        降壓開關管絲印R03N041AP。

         

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        兩顆同步降壓開關管同型號,組成半橋。

         

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        兩個USB-C口濾波電容均來自揚州升陽電子,SS系列,220μF 25V。

         

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        USB-C母座特寫,采用過孔焊接固定,黑色膠芯不露銅。

         

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        USB-A口也使用獨立的降壓設計,采用英集芯IP2723T協議芯片+IP6550同步整流控制器的組合。

         

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        協議芯片采用英集芯IP2723T。該芯片已通過USB IF協會PD3.0 PPS認證。IP2723T是一款集成多種協議、用于USB輸出端口的快充協議IC。支持多種快充協議,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。為適配器、車充等單向輸出應用提供完整的TYPE-C解決方案。

         

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        英集芯IP2723T資料信息。

         

        充電頭網拆解了解到,英集芯IP2723T已被貝爾金、閃魔、摩米士、REMAX、麥多多等多個品牌20W充電器采用,同時還被摩米士65W 2C1A氮化鎵快充充電器、努比亞65W USB PD氮化鎵充電器、努比亞1A1C 45W氘鋒氮化鎵快速充電器等氮化鎵充電器使用,此外英集芯快充芯片還可用于車充、移動電源、適配器等各種充電領域,并被小米、京東京造、華為、三星、特斯拉等知名品牌的百余款產品采用。

         

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        USB-A口輸出同樣采用IP6550同步降壓控制器進行降壓控制。

         

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        降壓開關管絲印R03N041AP。

         

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        USB-A口母座特寫,正負極加寬設計,支持低壓大電流快充。

         

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        全部拆解完畢,來張全家福。

         

        充電頭網拆解總結

         

        充電頭網通過拆解發現,麥多多這款100W充電器內置恩智浦TEA2016AAT+穩先微WS2995高性能LLC架構,PFC級采用英諾賽科氮化鎵功率芯片;輸出端三個接口采用三路獨立降壓電路,采用全套英集芯方案。其中兩個USB-C接口共用一顆英集芯IP2738雙路協議芯片,分別控制兩路英集芯IP6550進行同步降壓輸出,USB-A口使用IP2723T搭配IP6550進行同步降壓輸出。

         

        PCB板上元器件布局緊湊有序,初級電解電容頂部套有絕緣帽。PCB正背面設有大面積黃銅散熱片,保證高功率充電狀態下的散熱性能。此外輸入端采用昱光電解電容進行濾波,輸出端使用固態電容進行濾波,輸出純凈。


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