氮化鎵充電器的快速崛起讓消費(fèi)者不再滿足低功率的快充,而消費(fèi)者的迫切需求也促使各家廠商不斷追逐更高功率的快充方案,目前公認(rèn)的120W左右的快充算是屬于消費(fèi)電子行業(yè)第一梯隊,因此本期硬核拆評將拆解一款小米的120W氮化鎵快充,看看高功率的氮化鎵快充方案有何不同?
拆解
小米120W氮化鎵充電器外觀采用固定插腳設(shè)計,只有一個USB Type-C輸出接口。通過暴力拆解后的全家福如下圖所示,支離破碎,其中充電器內(nèi)部PCBA模塊上灌注的導(dǎo)熱膠已經(jīng)清理完畢。
首先可以看到外殼內(nèi)部有專門的石墨導(dǎo)熱貼,有利于充電器的快速散熱;其次,內(nèi)部PCBA板布局非常緊湊,器件密密麻麻,采用的了PFC+準(zhǔn)諧振反激式的電源架構(gòu),來具體看下涉及到了哪些廠商的器件。
從輸入端開始,有壓敏電阻,用于輸入過壓保護(hù);有輸入端保險絲,采用熱縮管包裹絕緣;有NTC浪涌抑制電阻,用于減小接入電源的浪涌電流。有高壓電解電容、安規(guī)電容、薄膜電容、雙絕緣Y電容、輸出濾波的固態(tài)電容、PFC電感、平面變壓器等基礎(chǔ)器件。
其中這些基礎(chǔ)元器件中最有意思的是平面變壓器的應(yīng)用,不同于傳統(tǒng)變壓器,平面變壓器是直接設(shè)計在PCB小板上,并且貫通這個主板,好處就是非常節(jié)省PCB空間。
除了基礎(chǔ)器件外,板子上的國產(chǎn)芯片也不少。
兩顆同型號的整流橋用于均攤散熱;
矽力杰PFC控制器(SY5072B),運(yùn)行在臨界模式,采用恒定導(dǎo)通時間運(yùn)行,內(nèi)置的升壓轉(zhuǎn)換器采用準(zhǔn)諧振開關(guān)以獲得高效率及優(yōu)化EMI性能;
納微半導(dǎo)體PFC升壓開關(guān)管(NV6134),集成度非常高,不僅集成了功率芯片,還包括了保護(hù)電路,驅(qū)動電路和邏輯電路,散熱溫控以及轉(zhuǎn)化效率都非常好;
用于PFC整流的快速恢復(fù)二極管(ES5JCR);
初級側(cè)的反激準(zhǔn)諧振PWM控制器是安森美的 NCP1342,支持寬范圍Vcc供電、支持外接熱敏電阻進(jìn)行過熱保護(hù)和多重完善的保護(hù)功能。旁邊有一顆熱敏電阻,用于檢測充電器溫度,進(jìn)行過熱保護(hù)。
兩顆EL億光光耦,用于輸出電壓反饋及調(diào)節(jié)。
英集芯USB PD協(xié)議芯片(IP2729),內(nèi)置集成了USB PD、QC3.0快充以及小米120W秒充協(xié)議,功能十分強(qiáng)大。不過這個最大的120W功率輸出只能基于小米私有協(xié)議,也就是說,其它的手機(jī)或者設(shè)備在使用USP PD快充協(xié)議下最大功率只有65W。
威兆半導(dǎo)體的輸出VBUS開關(guān)管(VS3698AE),NMOS,耐壓30V,導(dǎo)阻3mΩ。
然后再來看平面變壓器小板上的一些元器件。
一顆納微半導(dǎo)體的氮化鎵開關(guān)管(NV6134);
MPS的同步整流控制器(MP6908A),最高工作頻率600KHz,支持DCM,CCM和QR以及ACF工作模式,支持標(biāo)準(zhǔn)電壓和邏輯電壓驅(qū)動的同步整流管。同步整流管同樣是威兆半導(dǎo)體的NMOS(VSP003N10H) ,支持10V邏輯電壓驅(qū)動,耐壓100V,導(dǎo)阻3.8mΩ??磥韲a(chǎn)的功率器件在消費(fèi)品上很突出。
關(guān)于小米120W氮化鎵充電器的BOM大致如下,有需要的可以參考。
廠商 | 型號 | 說明 |
矽力杰 | SY5072B | PFC控制器 |
納微 | NV6134 | PFC升壓開關(guān)管 |
未知 | ES5JCR | 快恢復(fù)二極管 |
安森美? | NCP1342 | 準(zhǔn)諧振初級PWM控制器 |
MPS | MP6908A | 同步整流控制器 |
威兆半導(dǎo)體 | VSP003N10H | 同步整流管 |
億光 | EL1019 | 光耦 |
英集芯 | IP2729 | USB協(xié)議芯片 |
威兆半導(dǎo)體? | VS3698AE | VBUS開關(guān)管 |
未知 | LMB10L30 | 整流橋 |
小結(jié)
拆解完小米的120W氮化鎵充電器,整體而言,結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊,得益于對于平面變壓器的應(yīng)用,內(nèi)部元器件排布非常密集,空間利用率高,除了兩顆納微半導(dǎo)體的氮化鎵功率芯片以及MPS的同步整流控制器,其它像協(xié)議芯片,MOS管等都用了國產(chǎn)芯片來實(shí)現(xiàn),看來在消費(fèi)電子領(lǐng)域,國產(chǎn)器件的平替沒什么問題。