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        拆解報告:綠聯200W 4C2A六口氮化鎵桌面充

        2023-08-08

        隨著筆記本,大功率移動電源PD快充的普及,百瓦的大功率充電器也有多款供消費者選擇。但單口百瓦充電器多個同時使用占用過多插排空間,百瓦多口充電器在連接多個設備時,輸出功率又達不到極速的快充體驗,總之是非常的糾結。

         

        為解決大功率設備同時快充的需求,綠聯推出了一款200W大功率的氮化鎵多口充電器,具備四個USB-C口和兩個USB-A口,其中兩個USB-C接口支持百瓦輸出,雙口任意連接,可提供兩個百瓦輸出,為筆記本全速充電,功能非常強悍。

         

        充電頭網已經拿到了綠聯這款200W充電器,下面就進行拆解,看看這款巨無霸充電器內部采用了什么用料和設計,先睹為快。

         

        綠聯200W氮化鎵桌面充電器開箱

         

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        包裝盒通體黑色,頂部通過燙金工藝印有UGREEN品牌、充電器外觀、Faster&Safer、GaN 200W Desktop Charger,整體顯得高端上檔次。

         

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        打開包裝,充電器外套防刮塑料膜,放置于凹槽內固定保護。

         

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        這款套裝包括電源線、數據線以及充電器。

         

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        附帶線纜是編織線,相當有誠意。兩端線頭是經典銀灰色金屬外殼+黑色塑料網尾設計,外殼上鐳雕UGREEN品牌。

         

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        測得數據線長度約為104.5cm。

         

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        插頭頂面邊緣倒角設計,整體磨砂方便用戶插拔使用。頂面還凹印UGREEN品牌、UKCA認證、FUSED提示詞等,中心設有圓孔。

         

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        插腳外套塑料殼保護。

         

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        另一端是梅花插頭設計。

         

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        梅花插頭外殼上也有UGREEN品牌和2.5A 250V~規格。

         

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        電源線輸入端插頭內置保險絲,額定電流13A,過流熔斷保護充電器,更換電源線即可繼續使用,可將用戶損傷降到最低,設計十分貼心。

         

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        充電器是經典商務外觀設計,整體扁平方塊造型,頂面噴刷銀灰色涂料,邊緣是亮面環設計,整體看去很有氣質。

         

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        頂面中心印有UGREEN品牌。

         

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        充電器輸入端梅花插口特寫。

         

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        另一端設有4C2A六個USB接口,接口旁都印有區別標識。兩個USB-A口采用紫色膠芯,相當顯眼,同時也表明它們都支持快充。

         

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        機身底部設有防滑膠墊,保證使用穩定性,中心區域印有產品參數。

         

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        膠墊做了凸起支撐設計,可以有效避免充電器底部磨損,細節講究。

         

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        充電器參數特寫

        型號:CD271

        輸入:100-240V~50/60HZ 2.5A

        USB-C1/C2輸出:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、3.3-21V3A

        USB-C3/C4輸出:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A、3.3-21V3A

        USB-A1/A2輸出:4.5V5A、5V4.5A、5V3A、9V2A、12V1.5A

        輸出總功率:200W

        產品已經通過了UKCA認證,以及VI級能效認證。

         

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        測得充電器機身長度為100.5mm。

         

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        寬度為100.4mm。

         

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        厚度為32mm。

         

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        充電器凈重約為507g。

         

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        使用ChargerLAB POWER-Z KT002測得USB-C1口支持Apple2.4A、Samsung 5V2A、DCP協議,以及QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、PE2.0、PD3.0、PPS快充協議。

         

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        同時PDO報文顯示C1口還具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五組固定電壓檔位,以及3.3-21V3A一組PPS電壓檔位。

         

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        測得C2口同樣支持QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、PE2.0、PD3.0、PPS快充協議。

         

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        PDO報文也和C1口的一樣,即C1和C2口都支持100W PD快充,這兩個接口支持功率盲插。

         

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        測得C3口兼容協議和C1、C2口的相同。

         

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        還具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔位,以及3.3-21V3A一組PPS電壓檔位。

         

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        測得C4口兼容協議也和另外3個C口的一樣。

         

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        并且PDO報文和C3口的相同,C3和C4口支持65W功率盲插。

         

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        測得USB-A1口支持Apple2.4A、Samsung 5V2A、DCP協議,以及QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、PE2.0快充協議。

         

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        測得USB-A2口兼容協議和A1口的相同。

         

        綠聯200W氮化鎵桌面充電器拆解

         

        看完了這款巨無霸充電器的開箱和測試,下面就進入拆解環節,一起來看看這款充電器的用料和做工。

         

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        首先撬開充電器上蓋,內部PCBA模塊覆蓋黃銅散熱片散熱,散熱片焊接接地線,焊點涂膠固定,對應各個USB接口的降壓電路涂膠散熱。

         

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        從外殼中取出充電器PCBA模塊,散熱片下面使用麥拉片與PCBA上的元件絕緣。

         

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        PCBA模塊背面采用大面積黃銅散熱片散熱,使用麥拉片絕緣,邊緣焊接到PCBA上固定。

         

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        焊接取下PCBA模塊兩面覆蓋的散熱片,正面PFC升壓電感和變壓器涂有導熱膠散熱,背面PFC開關管,LLC開關管和同步整流管打膠散熱。

         

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        清理掉PCBA模塊上涂膠,兩顆整流橋之間使用一片銅片散熱,銅片對應低壓側元件纏高溫膠帶絕緣。

         

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        輸出側對應四個USB-C接口采用獨立的降壓電路,實現各個接口的獨立快充輸出,兩個USB-A口采用一路降壓輸出。

         

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        PCBA模塊正面一覽,頂部正中為電源輸入接口,右側是保險絲和NTC浪涌抑制電阻,右側為輸入EMI濾波電路,整流橋和濾波電容等。在電源輸入接口下方是高壓濾波電容,濾波電容下方是PFC升壓電感。左上角是LLC諧振電感,諧振電容和LLC變壓器,最下方是USB接口的二次降壓電路。

         

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        PCBA模塊背面焊接PFC升壓開關管,LLC開關管以及初級主控芯片,下方焊接同步整流管,底部焊接一顆單片機用于接口功率自動分配,并焊接三顆貼片Y電容。

         

        通過對PCBA的觀察,綠聯這款200W氮化鎵充電器采用PFC+LLC+SR開關電源架構設計,PFC進行功率因數校正,LLC電源輸出固定電壓,輸出采用同步整流,輸出固定電壓為五路二次降壓電路供電,實現各個接口的獨立快充。下面就從輸入端開始了解整個充電器的設計與用料。

         

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        電源梅花輸入插座特寫,頂部焊點為接地線焊點,連接散熱銅板接地。

         

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        輸入端保險絲來自CONQUER功德,MST系列超小型延時保險絲,規格為5A 250V,用于輸入過流保護。

         

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        NTC熱敏電阻來自時恒電子,MF72系列,規格為1.3D13,直徑13mm,冷態電阻1.5Ω,連接在輸入端限制電解電容的充電電流,減小對整流橋等元件的沖擊電流。

         

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        輸入端火線與零線對地的藍色Y電容,地線焊接處打膠加固,后面是第一級共模電感,采用漆包線和絕緣線繞制。

         

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        輸入插座另外一側還有一顆Y電容連接到背面的散熱片。

         

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        安規X2電容規格為0.33μF。

         

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        輸入端兩顆整流橋來自PY平偉,型號為GBU608,兩顆并聯,中間夾散熱片加強散熱,用于將交流電整流成直流電。

         

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        整流橋的脈動直流電通過兩顆薄膜電容與磁環電感組成的濾波電路濾波,薄膜電容來自日精,規格為1μF 450V。

         

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        接下來首先介紹電源的主控芯片,這是一顆二合一的PFC+LLC控制器,來自NXP恩智浦,型號TEA8918BAT,這顆芯片內置PFC控制器和LLC控制器,將傳統大功率電源中獨立的PFC控制器和LLC控制器合二為一,提高集成度并簡化設計。

         

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        PFC升壓開關管采用英諾賽科INN650D260A氮化鎵功率器件,額定耐壓為650V,導阻260mΩ,符合JEDEC標準的工業應用要求,支持ESD保護,支持開爾文源極。最高工作溫度150℃。

         

        INN650D260A支持超高開關頻率,無反向恢復電荷,具有極低的柵極電荷和輸出電荷符合RoHS、無鉛、歐盟REACH法規。

         

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        英諾賽科 INN650D260A 詳細資料。

         

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        檢測PFC開關管電流的兩顆取樣電阻,2512封裝,阻值為75mΩ,兩顆并聯。

         

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        PFC升壓開關管來自PY平偉,型號DBSC0665W,是一顆耐壓650V的碳化硅二極管,150℃正向電流6A,采用DFN8*8封裝。在大功率快充PFC升壓電路中使用碳化硅二極管,能夠降低開關損耗,降低EMI干擾,提升整機效率。

         

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        PFC升壓電感使用膠帶嚴密纏繞絕緣,下方熱縮管包裹的元件為熱敏電阻,用于整機過熱檢測保護。

         

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        兩顆高壓濾波電容來自AiSHi艾華,WH系列105℃耐熱,規格為450V 68μF,兩顆并聯用于PFC輸出濾波,為LLC級供電。

         

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        兩顆LLC開關管來自英諾賽科,型號INN650D260A,與PFC開關管型號相同,綠聯這款200W充電器內置四顆英諾賽科的氮化鎵開關管。

         

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        LLC諧振電容規格為0.033μF 630V。

         

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        諧振電感特寫,采用RM7磁芯。

         

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        LLC變壓器特寫,從骨架開口處可以看到,初級采用利茲線繞制,降低高頻損耗。

         

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        在諧振電感旁是一顆為主控芯片供電的濾波電容,來自豐賓,規格為47μF 35V。

         

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        電源中三顆貼片Y電容均來自四川特銳祥科技股份有限公司,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。圖中一顆料號為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,特銳祥貼片Y電容除了被倍思高通QC5認證100W氮化鎵快充、麥多多100W氮化鎵、OPPO 65W超級閃充氮化鎵充電器、聯想90W氮化鎵快充、努比亞65W氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化硅PD快充充電器等數十款大功率充電器使用外,也可應用于海陸通、第一衛、貝爾金等品牌20W迷你快充上,性能獲得客戶一致認可。

         

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        另一顆料號同為TMY1102M。

         

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        第三顆料號為TMY1152M,上方EL1019光耦用于輸出電壓反饋。

         

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        兩顆同步整流管來自平偉,型號為PW052N08ES,采用DFN5*6封裝。

         

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        輸出濾波電容焊接在垂直的小板上,充分利用空間。兩顆電容來自豐賓,規格為820μF 25V,PT系列固態電容。

         

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        拆下輸出濾波電容小板,同步整流控制器就焊接在小板下方。

         

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        次級同步整流控制器采用恩智浦TEA1995T,其內置兩個驅動器用于LLC架構開關電源的同步整流,外圍元件精簡。

         

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        充電器輸出側使用五路獨立的降壓電路進行六口輸出,其中四路USB-C接口的降壓電路相同,我們選取其中一路進行介紹。

         

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        USB-C降壓小板特寫,背面焊接降壓協議芯片和降壓開關管。

         

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        小板正面均焊接固態電容與降壓電感。

         

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        小板正面焊接三顆濾波電容,規格均為220μF 25V,為豐賓PT系列固態電容,分別用于降壓輸出與輸出濾波。降壓電感采用磁環繞制,內部打膠固定。

         

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        小板背面焊接一顆降壓協議芯片和兩顆開關管,由協議芯片控制,實現降壓輸出,其中四路USB-C輸出小板完全相同。

         

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        充電器中五路輸出的降壓電路主控芯片均采用智融SW3516H,用于進行降壓控制和協議識別。智融SW3516H是一款高集成度的多快充協議雙口充電芯片,支持A+C口任意口快充輸出,支持雙口獨立限流。

         

        SW3516H集成了5A 高效率同步降壓變換器。支持PPS/PD/QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP等多種快充協議,最大輸出PD 100W,CC/CV模式,以及雙口管理邏輯。外圍只需少量的器件,即可組成完整的高性能多快充協議雙口充電解決方案。

         

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        充電頭網通過拆解發現,SW3516H還被華碩65W 2C1A氮化鎵充電器、努比亞65W氘鋒三口氮化鎵快速充電器、雷柏65W GaN快充、綠聯65W 4C口氮化鎵快充充電器、聯想90W閃充雙口氮化鎵充電器、鴻達順120W四口2C2A快充等多款產品采用,此外智融的快充芯片還可用于USB PD快充移動電源、快充車充等領域。

         

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        同步降壓開關管來自禾納,型號為AER4061BE,是一顆耐壓40V的NMOS,導阻為6.8mΩ,采用PDFN5060封裝,兩顆組成半橋,配合電感進行降壓。

         

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        USB-A輸出小板特寫,正面焊接兩顆濾波電容和USB-A母座,以及對應的濾波電容,輸出濾波電容外套熱縮管絕緣,輸入濾波電容纏繞高溫膠帶絕緣。

         

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        小板背面一覽,為觀察背面元件,降壓電感已被拆除。

         

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        用于兩個USB-A口降壓輸出的主控芯片與USB-C口相同,均為智融SW3516H。

         

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        USB-A口的同步降壓開關管來自禾納,型號為AER4061BE,與USB-C使用的開關管相同。

         

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        輸入濾波電容規格為220μF 25V。

         

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        輸出濾波電容采用熱縮管包裹絕緣,規格為330μF 16V,固態電容均來自豐賓,PT系列。

         

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        用于USB-A口輸出控制的VBUS開關管,來自平偉,型號D40N03HL,NMOS,耐壓30V,導阻5.5mΩ,采用DFN3*3封裝。

         

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        另一個接口的VBUS開關管型號相同。

         

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        用于各個接口功率智能分配的單片機,來自東軟載波,型號ES7P0693FHTF,是一顆RISC內核的單片機,時鐘頻率最高為32MHz,內置16K FLASH存儲器和1KB SRAM內存,采用TSSOP20封裝。

         

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        用于檢測充電器內部溫升的熱敏電阻,外套熱縮管絕緣。

         

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        全部拆解完畢,來張全家福。

         

        充電頭網拆解總結

         

        綠聯推出的這款200W氮化鎵桌面充電器性能強大,其中兩個USB-C1與USB-C2均支持100W功率輸出,可同時為兩臺筆記本全速充電,性能十分強大,其4C+2A的組合,滿足辦公桌面的電源配置,為手機,筆記本電腦以及移動電源全部充電全能包攬,堪稱新一代的萬能充。

         

        充電頭網通過拆解了解到,綠聯這款200W氮化鎵充電器采用PFC+LLC開關電源架構,開關電源方案采用恩智浦TEA8918BAT二合一控制器搭配TEA1995同步整流控制器。其中PFC和LLC使用四顆英諾賽科的INN650D260A氮化鎵功率器件,搭配使用平偉碳化硅二極管和同步整流管。

         

        DC-DC降壓采用五路獨立的降壓電路,均使用智融SW3516H進行降壓輸出,使用東軟載波單片機進行功率智能分配,電源內部使用AiSHi電解電容和豐賓固態電容,PCBA模塊上下兩側均覆蓋散熱片,發熱元件通過大面積散熱片散熱,確保穩定使用,內部用料及設計扎實可靠。


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