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        拆解報告:安克65W 2C1A全氮化鎵快充插座

        2023-11-01

        安克最新推出了一系列全氮化鎵快充產品,充電頭網本次拆解的是一款GaNPrime系列 65W全氮化鎵快充插座。全氮化鎵技術在原邊使用氮化鎵的同時,副邊同步整流也使用氮化鎵,利用氮化鎵的性能優勢,進一步挖掘充電器的性能潛力。


         
        這款快充插座具備兩個新國標五孔AC插座,滿足大功率設備使用。并具備2C1A三個輸出接口,兩個USB-C接口支持65W快充輸出,并支持功率盲插。自帶的線纜可以通過外殼覆蓋的橡膠進行收納,方便又美觀。下面就帶來這款全氮化鎵插座的拆解,看看內部做工如何。
         
        此前充電頭網還拆解過安克全氮化鎵120W充電器、安克140W USB PD3.1氮化鎵充電器、安克67W 2C2A氮化鎵桌面插座,安克65W 2C1A全氮化鎵充電器、安克65W 2C1A二合一氮化鎵超極充等系列新品,歡迎查閱。
         


        安克65W全氮化鎵快充插座開箱


         

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        包裝盒正面印有品牌、產品名稱、外觀以及三大賣點。
         

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        背面印有產品應用場景圖以及相關賣點描述。
         

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        側面印有產品參數信息。
         

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        包裝內含插座、用戶手冊以及保修卡。
         

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        安克這款快充插座通體白色機身圓潤,自帶電源線看上去似乎“很短”,實則設計暗藏玄機,下面再細說。插頭可插在機身的插孔里,整體便顯得十分整潔小巧,讓插座外帶遠行不再是想象。
         

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        將插頭拔出,可見機身頂面設有3+2新國標插孔以及2C1A三個USB接口。
         

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        接口膠芯均為藍色,邊緣設有銀色裝飾環。
         

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        插座另一面也設有一個3+2新國標插孔,內置安全門防止異物進入,保證用電安全。
         

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        產品最大特點是插座側身內凹,同時還設有連體膠套,實現了電源線的收納整理以及保持整體整潔美觀。
         

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        需要使用時將膠套外翻取出電源線即可,也很方便。
         

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        側身外殼上印有產品參數
        型號:A9125
        技術參數:2500W MAX 10A MAX 250V~
        USB輸入:100-240V~50/60Hz 2A MAX
        單口輸出:
        USB-A:5V2.4A
        USB-C1/C2:5V3A、9V3A、15V3A、20V3.25A
        雙口輸出:
        USB-C1+USB-C2:45W+18W
        USB-C1/C2+USB-A:45W+12W
        三口輸出:
        USB-C1+USB-C2+USB-A:30W+20W+12W
        安克創新股份有限公司
        產品已經通過了CCC認證。
         

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        測得插座機身長度為115.07mm。
         

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        寬度為58.01mm。
         

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        厚度為47.17mm。
         

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        電源線長度約為89cm。
         

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        拿在手上的大小直觀感受。
         

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        插座凈重約為331g。
         

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        使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測得USB-C1口支持QC3.0、PD3.0、PPS、Apple 2.4A、Samsung 5V2A充電協議。
         

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        并且具備5V3A、9V3A、15V3A、20V3.25A四組固定電壓檔位,以及3.3-16V3A一組PPS電壓檔位。
         

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        測得C2口兼容協議和C1口的相同。
         

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        PDO報文也完全一樣,兩個C口支持功率盲插。
         

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        測得USB-A口支持Apple 2.4A、Samsung 5V2A充電協議。
         


        安克65W全氮化鎵快充插座拆解


         
        看完了安克這款全氮化鎵快充插座的外觀和接口,以及輸出協議的測試,下面就來拆解這款插座,一起來看看里面的設計和用料。
         

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        首先撬下插座面板,在面板下面是固定外殼的螺絲。
         

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        外殼通過兩根螺絲固定。
         

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        擰下固定螺絲,拆下外殼,內部是插座模塊和快充電源模塊。
         

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        電源輸入線通過金屬線卡和螺絲固定。
         

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        擰開固定螺絲,取出插座模塊和快充電源模塊。插座模塊有獨立的塑料外殼絕緣,成為一個整體。
         

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        殼體內部對應快充模塊的位置粘貼泡棉進行緩沖。
         

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        插座模塊和快充模塊一覽,快充模塊采用灌封工藝,與黃銅散熱片之間采用麥拉片絕緣。
         

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        散熱片焊接在快充電源模塊上固定。
         

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        快充電源模塊通過導線連接到插座模塊供電。
         

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        插座模塊為整體結構,兩面都有安全門防止異物插入。
         

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        下面進入快充電源模塊的拆解,首先焊接取下散熱片。
         

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        快充電源模塊整體采用導熱膠灌封,一方面可以加強導熱,均勻散熱降低溫升,另外一方面可以固定元器件位置,有效避免不慎跌落造成的損壞。
         

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        清理掉快充電源模塊表面的封膠,PCBA模塊由多塊小板焊接組合成為一個整體。結構緊湊,空間利用率非常高。在輸出濾波電容位置固定有一顆熱敏電阻,用于充電器內部溫度檢測。
         

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        熱敏電阻焊接連接到次級小板上。初級和次級為獨立的電路板,中間通過塑料支架隔離絕緣。在底部為初級PCB,焊接高壓電解電容和變壓器,頂部為次級PCB,焊接降壓小板和濾波電容等。
         

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        在其中一側的連接小板上焊接兩顆整流橋。
         

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        另一側的連接小板上焊接光耦和貼片Y電容。
         

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        PCBA模塊頂部一覽,焊接兩塊降壓小板,小板上焊接降壓電感和USB-C母座,用于降壓輸出。右下角一顆降壓電感用于USB-A口降壓輸出。
         

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        將小板全部拆分開,PCBA模塊由4塊PCB組成。其中初級開關電源與次級降壓電路為兩塊獨立的PCB,利用兩側的小板焊接連接。在初次級元件之間采用一塊塑料支架進行絕緣,確保安全。
         
        通過對充電器PCBA模塊的觀察發現,安克65W全氮化鎵快充插座采用反激開關電源搭配同步整流,在次級使用氮化鎵同步整流管,實現初次級全氮化鎵設計。輸出使用兩路獨立的同步降壓電路,實現雙C口65W功率盲插,及多口功率自動分配功能。下面我們就從輸入端開始了解整個充電器的設計與用料。
         

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        輸入端小板正面焊接兩顆整流橋,導線焊接連接。
         

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        背面焊接保險絲,安規X2電容和共模電感。
         

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        輸入端延時保險絲規格為3.15A 250V,外套熱縮管絕緣保護。
         

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        安規X2電容來自DGCX東莞成希,規格為0.15μF。
         

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        共模電感采用漆包線和絕緣線繞制在灰色磁環上,兩顆二極管用于高壓啟動和X電容放電功能。
         

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        兩顆整流橋來自平偉,型號TMBF310,規格為3A 1000V,使用兩顆半橋連接均攤發熱,用于將交流電整流成脈動直流電。
         

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        小板連接到底部的初級開關電源部分供電,小板上焊接濾波電容和差模電感已經拆掉。
         

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        小板背面焊接一顆南芯的氮化鎵合封芯片,可以看出電路非常簡潔。
         

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        高壓濾波電容來自永銘,其中三顆規格為33μF400V。
         

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        另一顆規格為22μF400V,濾波電容總容量為121μF。
         

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        差模電感采用工字磁芯繞制,外套熱縮管絕緣。
         

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        充電器初級主控芯片采用南芯科技合封氮化鎵芯片SC3057,這顆芯片將高性能多模式反激控制器、氮化鎵驅動、氮化鎵開關管、供電和保護等電路集成在一顆散熱增強的QFN6*8封裝內部。通過合封來簡化外部元件數量,并消除傳統驅動走線寄生參數對高頻開關的影響。
         

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        南芯科技SC3057采用了功率走線和控制走線分開的設計,降低高頻開關對控制回路的影響,并通過優化的焊盤設計,優化充電器走線設計與電氣性能,簡化設計開發。SC3057內置165mΩ氮化鎵開關管,支持175KHz開關頻率,并支持X電容放電。
         
        充電頭網拆解了解到,采用南芯科技SC3057的還有倍思67W 1A1C氮化鎵充電器、華科生65W 2C1A氮化鎵充電器等產品。
         

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        為南芯SC3057合封氮化鎵芯片供電的濾波電容,來自AiSHi艾華,規格為50V10μF。
         

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        變壓器磁芯嚴密纏繞膠帶絕緣,并貼有信息標簽。
         

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        貼片Y電容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。料號為TMY1681M。
         
        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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        光耦也焊接在垂直小板上,用于輸出電壓反饋。
         

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        小板背面沒有焊接元件。
         

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        輸出小板上焊接兩塊小板,用于USB-C接口輸出,同時焊接USB-A口的降壓電感,氮化鎵同步整流管,MCU和熱敏電阻及濾波電容等。
         

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        小板背面焊接降壓轉換器,同步整流控制器,過流保護芯片以及電流取樣電阻和濾波電容等元件。
         

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        同步整流控制器來自南芯科技,型號SC3520,支持直驅氮化鎵同步整流管。SC3520是一顆自適應開通檢測和快速關斷同步整流控制器,無需輔助線圈供電,輸出電壓最低可低至0V,專利的自適應開通檢測電路避免同步整流管誤開通,兼容包括氮化鎵在內的多種MOS。
         

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        SC3520支持DCM,CCM和準諧振模式,具有極低的靜態電流,支持多種工作模式,支持高側和低側同步整流,采用SOT23-6封裝,外圍元件非常精簡。
         

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        氮化鎵同步整流管來自英諾賽科,型號INN150LA070A,是一顆耐壓150V,導阻7mΩ的增強型氮化鎵單管,具有非常低的柵極電荷和超低的導通阻抗,可有效減小驅動損耗和導通損耗,加之其超小的封裝,適合應用于AC-DC的同步整流,D類功放,高頻DC-DC轉換器,通信基站和馬達驅動。
         

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        INN150LA070A采用倒裝FCLGA3.2*2.2封裝,die與焊盤具有更大的接觸面積,更低的熱阻,有效降低溫升,顯著提升散熱性能。
         

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        兩顆輸出濾波電容來自永銘,為NPT系列固態電容,規格均為560μF 25V,兩顆并聯用于輸出濾波。
         

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        兩路降壓小板用料與布局相同,其中一面焊接降壓開關管,USB-C母座和輸出濾波電容,濾波電容纏繞膠帶絕緣。
         

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        降壓小板另外一面焊接降壓電感和一顆充電芯片。
         

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        降壓小板上焊接智融SW3536,用于降壓輸出。SW3536是一款高集成度的多快充協議雙口充電芯片,支持USB-A+USB-C雙口快充輸出,支持雙口獨立限流。內部集成了7A高效率同步降壓變換器,支持PPS/PD/QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP/TFCP等多種快充協議,最大支持140W輸出功率。
         

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        SW3536集成CC/CV模式,雙口管理邏輯以及雙芯片動態功率分配,外圍元件精簡,是一顆完整的高性能多快充協議雙口充電解決方案。SW3536支持36V輸入電壓,滿足12-24V輸入車充應用,適用于快充適配器,插排以及車充應用。
         
        值得一提的是,前不久拆解的安克全氮化鎵120W充電器也采用了智融SW3536多口充電解決方案。
         

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        兩顆降壓開關管來自AOS萬代,型號AON7544,為NMOS,耐壓30V,導阻為4.1mΩ,采用DFN3*3封裝。
         

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        降壓電感采用多線并繞,外包熱縮管絕緣。
         

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        輸出濾波電容纏繞高溫膠帶絕緣,來自永銘,NPT系列固態電容,規格為220μF 25V。
         

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        輸出VBUS開關管與降壓開關管型號相同,均為AON7544。
         

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        一顆Y電容連接在兩個USB-C母座的外殼之間。
         

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        USB-C母座采用過孔焊接固定,安克標志藍色膠芯。
         

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        對應USB-A接口5V輸出的降壓轉換器采用拓爾微TMI2283QE,是一顆內置開關管的同步降壓轉換器,支持30V供電電壓,輸出電流可達3.5A,工作頻率可調,內部集成軟啟動和過熱關閉,適用于車充,適配器,移動電源等應用。
         

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        拓爾微 TMI2283QE 詳細資料。
         

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        220μF 25V固態電容用于輸入濾波。
         

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        降壓電感外套熱縮管包裹。
         

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        輸出濾波電容規格為220μF 10V。
         

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        USB-A口的自動識別和限流二合一芯片來自賽微微電,型號為CW3047,用于USB-A口充電的自動識別和短路保護功能。
         

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        USB-A口垂直焊接,采用藍色膠芯。
         

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        用于充電器內部溫度檢測及保護控制功能的單片機,來自東軟載波,型號ES8P5066FJNK,是一顆M0內核的32位高性能低功耗單片機,采用QFN32封裝,內置ADC,連接NTC熱敏電阻用于溫度檢測,同時還用于控制功率自動分配功能。
         

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        全部拆解完畢,來張全家福。
         


        充電頭網拆解總結


         
        安克推出的這款全氮化鎵快充插座采用軟膠的外殼設計,電線收納十分方便,并且非常美觀。插座配有兩個新國標五孔AC插座,同時擁有安全門,能防止異物插入,確保安全。并具備2C1A三個輸出接口,兩個USB-C接口支持65W快充輸出,并支持功率盲插,滿足筆記本和手機充電需求。
         
        充電頭網通過拆解了解到,安克全氮化鎵快充插座采用快充電源模塊與插座模塊獨立的設計,快充電源模塊為多塊PCB焊接組成,并灌膠填充,提升強度和散熱效果。電源采用了南芯的氮化鎵快充方案,內置SC3057合封氮化鎵芯片和SC3520同步整流控制器,氮化鎵同步整流管來自英諾賽科,型號INN150LA070A,組成固定電壓輸出的開關電源。
         
        輸出采用兩顆智融科技SW3536進行降壓和協議控制,兩路USB-C降壓電路焊接在獨立的小板上,打膠加固并加強散熱。內部采用東軟載波單片機進行整機保護功能,高壓濾波電解電容和輸出固態電容均來自永銘。內部采用模塊化設計,模塊做工細致,品質可靠。



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