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拆解报告:小米140W 2C1A氮化镓充电器

2023-10-31 充电头网 阅读:
今天拆解的是一款小米多口氮化镓充电器,产品接口是主流2C1A配置,但每一个接口都做到了支持小米120W私有快充以及100W PD快充,此外还支持时下火热的UFCS快充,真正做到任意接口盲插使用,满足笔电手机快充需求。
小米140W氮化镓充电器拆解
 
看完了小米这款140W充电器的开箱和测试,下面就进行拆解,一起看看内部的做工和用料。
 
 
暴力切割取出PCBA模块,内部作了加固设计,包装长时间使用内部模块不会松动。
 
 
充电器壳体内部粘贴黑色石墨导热贴纸。
 
 
PCBA模块整体覆盖散热片进行散热。
 
 
散热片与PCB板锡焊连接固定,侧面卡扣设计固定。
 
 
输入端导线冷压端子焊接,外套热缩管绝缘。
 
 
使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为60.77mm。
 
 
PCBA模块宽度约为60.22mm。
 
 
PCBA模块厚度约为25.5mm。
 
 
将散热片拆下,内侧贴有绝缘胶带和麦拉片进行绝缘,此外整流桥小板以及变压器区域贴有蓝色导热垫帮助散热。
 
 
清理掉元件之间的白色导热胶,在输入端焊接整流桥小板,高压滤波电容套有黑色胶套绝缘。
 
 
输出侧为三路独立的降压电路,对应2C1A输出接口。
 
 
PCBA模块背面插入白色塑料绝缘板,并打白色导热胶加强散热。
 
 
PCBA模块正面一览,左上角为交流输入端,焊接保险丝,NTC浪涌抑制电阻,共模电感,安规X2电容。左侧小板焊接整流桥。小板右侧焊接滤波电感和滤波电容,下方焊接PFC升压电感。右侧焊接高压滤波电容和变压器。在PFC升压电感下方焊接三颗独立的降压电感,接口小板和输出滤波电容。
 
 
PCBA模块背面焊接PFC控制器,用于PFC开关管的氮化镓功率芯片,AHB控制器,氮化镓半桥芯片。左侧焊接贴片Y电容和反馈光耦,下方焊接同步整流控制器,同步整流管,右下角焊接同步降压控制器,开关管和VBUS开关管。
 
通过对这款充电器PCBA模块的观察发现,小米140W氮化镓充电器采用PFC+AHB非对称半桥架构,固定电压输出。输出采用三路独立的降压电路,由协议芯片实现各个接口的独立快充输出以及功率自动分配。下面我们就从输入端开始了解各个器件的信息。
 
 
PCBA模块输入端一览,焊接保险丝,绿色NTC热敏电阻,共模电感,安规X2电容,滤波电感和薄膜滤波电容。右侧焊接整流桥小板。
 
 
输入端保险丝来自贝特电子,出料号932,规格为3.15A 250V。
 
 
NTC热敏电阻来自久尹,型号为10S1R5M,用于抑制充电器上电的浪涌电流。
 
 
共模电感底部焊接绝缘支架,外套热缩管绝缘。
 
 
安规X2电容来自STE松田电子,规格为0.33μF。
 
 
第二颗共模电感同样焊接绝缘支架,并外套热缩管绝缘。
 
 
滤波电感底部焊接固定绝缘支架。
 
 
PCBA模块侧面焊接整流桥小板,PFC升压电感,降压电感和滤波固态电容。
 
 
两颗整流桥焊接在侧面小板上,粘贴导热垫接触散热。
 
 
小板背面粘贴高温胶带绝缘。
 
整流桥来自PY平伟,型号TMBF310,规格为3A 1000V,使用两颗并联连接,均摊发热,降低温升。
 
 
薄膜滤波电容来自塑镕,为CBB21系列,规格为0.82μF 450V。
 
 
滤波电感底部固定绝缘支架。
 
 
另一颗薄膜滤波电容同样来自塑镕,为CBB21B系列,规格为1μF 450V。
 
 
输入端PFC控制器采用矽力杰SY5072B,丝印d9,运行在临界模式,采用恒定导通时间运行,内置的升压转换器采用准谐振开关,谷底开通,以获得高效率及优化EMI性能。
 
 
PFC开关管来自纳微,型号NV6136C,这是一颗高集成的氮化镓功率芯片,内置驱动器以及高精度无损耗电流采样电路,消除取样电阻的损耗。NV6136C内置170mΩ导通电阻,耐压700V的氮化镓开关管,支持2MHz开关频率,采用6*8mm QFN封装,节省面积。
 
 
纳微 NV6136C 资料信息。
 
充电头网通过拆解了解到,纳微GaNFast功率芯片此前已被摩托罗拉68W氮化镓充电器戴尔60W氮化镓快充OPPO 50W饼干氮化镓快充小米65W 1A1C氮化镓快充充电器努比亚65W氘锋三口氮化镓快充联想YOGA 130W双USB-C口快充安克65W氮化镓充电器(英雄联盟版)等知名品牌的数十款产品采用
 
 
PFC升压电感采用胶带严密缠绕绝缘。
 
 
PFC升压整流管来自平伟,型号PBMUR5JE,是一颗超快恢复二极管,5A 600V,具有低正向压降,高浪涌电流能力,采用PS-277B封装。
 
 
RS3M二极管用于PFC旁路,在启动时为高压电解电容充电。
 
 
PCBA模块侧面焊接变压器和高压滤波电容。
 
 
高压滤波电容来自Koshin东佳。
 
 
规格为420V 82μF。
 
 
高压电解电容套有黑色绝缘胶套。
 
 
AHB控制器来自杰华特,型号JW1556,是一款非对称半桥反激式控制器,采用 QFN 4x4-20封装,适用于离线反激式转换器应用。芯片内部集成供电升压转换器,输入电压范围 2.5-38V,最高工作频率达1.5MHz,支持65-300W快充应用。
 
 
杰华特 JW1556 在重负载下工作在ZVS模式,支持Adaptive ZVS 开关,实现效率最优化。在轻负载下工作在DCM模式,可提供主电源开关和辅助开关两路输出控制,支持高压启动、X电容放电、突发模式控制、可调线路补偿等功能。
 
 
为主控芯片供电的滤波电容规格为50V22μF。
 
 
充电器内置纳微半导体推出的NV6245C GaNSense氮化镓半桥芯片,配合杰华特JW1556组成AHB半桥。纳微NV6245C内置两个275mΩ的氮化镓开关管,并采用GaNSense无损电流检测技术,采用QFN6*8封装。芯片内部集成两个氮化镓开关管,氮化镓驱动器,控制,检测,保护和隔离电路,将传统多颗芯片才能实现的功能集成在一颗芯片内部。
 
纳微半导体 GaNFast氮化镓半桥芯片内置标准数字逻辑输入,高边自举和电平转换,无损电流检测技术,有效减小PCB面积,提供更快速的保护和更高的效率。适用于电视机,显示器以及电机驱动器应用,满足高性能大功率需求。
 
 
纳微半导体 NV6245C 资料信息。
 
 
谐振电容规格为0.47μF 250V。
 
 
变压器磁芯外套塑料框架绝缘。
 
 
三颗贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司,具有体积小、重量轻等特色,非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中。料号均为TMY1101K。
 
特锐祥专注于被动元器件的研发、生产及销售,注册资本1亿元。旗下有自主电容品牌两类:SMD TRX及DIP TY电容器,TRX将致力于陶瓷材料的研究,以拓展更多品类的应用,为客户提供更多的解决方案。
 
 
充电头网了解到,特锐祥贴片Y电容除了被倍思高通QC5认证100W氮化镓快充麦多多100W氮化镓OPPO 65W超级闪充氮化镓充电器联想90W氮化镓快充努比亚65W氮化镓充电器倍思120W氮化镓+碳化硅PD快充充电器等数十款大功率充电器使用外,也可应用于海陆通第一卫贝尔金等品牌20W迷你快充上,性能获得客户一致认可
 
 
亿光 EL1019光耦用于输出电压反馈。
 
 
同步整流控制器来自杰华特,丝印JWJBJ,实际型号为JW7726BL,是一颗同步整流控制器,支持ACF主动钳位、DCM、QR准谐振以及CCM反激的同步整流控制器,具备快速关断能力。支持高侧和低侧应用,具有低待机电流。在启动过程中(VCC建立之前)能有效防止门极gate被耦合至开启电压。据了解,目前JW7726系列产品累计发货量已接近千万颗
 
 
杰华特 JW7726BL 资料信息。
 
 
同步整流管来自威兆半导体,型号VSP003N10HS-G,NMOS,耐压100V,导阻为3.8mΩ,采用PDFN5*6封装,使用两颗并联。
 
 
威兆半导体 VSP003N10HS-G 资料信息。
 
充电头网拆解了解到,威兆MOS管广泛应用在充电器、无线充、车充、充电宝、储能电源等各个方面,并被华为小米紫米三星OPPOVIVO魅族努比亚倍思公牛网易智造等知名品牌的数十款产品采用,产品质量获得客户一致认可
 
 
输出端焊接五颗滤波电容,和三块垂直焊接USB-C以及USB-A母座的小板。
 
 
五颗输出滤波电容特写,均来自绿宝石,为CH系列125℃耐高温固态电容,规格为560μF 25V。其中两颗用于开关电源输出滤波,三颗分别对应三路降压输出滤波。
 
 
同步降压控制器来自南芯科技,型号SC8002,其支持36V输入电压,输出电压可调,支持5V固定输出和快充应用。芯片支持高精度输出限流,支持双通道独立限流,内置全面完善的保护功能。SC8002采用QFN3*3-20封装,可用于车充,多口充电器,USB HUB等应用。
 
 
南芯科技 SC8002 资料信息。
 
充电头网通过拆解了解到,南芯科技 SC8002还被vivo X Fold原装80W双C口氮化镓闪充阿卡西斯300W便携式储能电源科讯65W 1A1C氮化镓快充Aukey 100W氮化镓快充摩米士65W 2C1A氮化镓快充等产品采用。
 
 
同步降压开关管来自威兆半导体,型号VS3618BE,NMOS,耐压30V,导阻为5.2mΩ,采用PDFN3333封装。共六颗组成三路半桥,用于同步降压输出。
 
 
威兆半导体 VS3618BE 详细资料。
 
充电头网通过拆解了解到,采用威兆 VS3618BE的产品还有努比亚20W PD快充充电器小米11原装55W氮化镓充电器航嘉55W USB PD快充充电器小米33W PD快充小米手机原装30W快充等,威兆MOS的产品性能也获得众多知名品牌认可
 
 
三颗降压电感固定在绝缘支架上。
 
 
PCB正面焊接一颗协议芯片。
 
 
两个USB-C口的协议芯片采用英集芯IP2738U,这是一颗支持多个USB接口的协议芯片,支持双口18-140W快充应用,具备独立的反馈控制,具备独立的USB PD控制,相当于两颗IP2736整合到一颗芯片内部,快充规格与IP2736相同。支持USB PD3.1 28V EPR档位,支持UFCS融合快充,并支持PD3.0/PPS等丰富全面的快充协议,兼容性非常好。
 
英集芯IP2738U内置四路独立的NMOS驱动,可用于多个接口输出控制,控制多个VBUS开关管进行输出端口切换以及两路电源并联控制,并且支持双路独立的过流、过压以及短路保护,确保使用安全。
 
 
英集芯 IP2738U 资料信息。
 
 
VBUS开关管来自长晶科技,型号CJAB55N03S,是一颗耐压30V的NMOS,导阻3.8mΩ,采用PDFNWB3.3*3.3-8L封装。
 
 
USB-C母座外壳点焊焊接。
 
 
USB-C母座采用过孔焊接固定,橙色胶芯不露铜。
 
 
小板背面焊接TVS二极管用于静电防护。
 
 
USB-A母座小板焊接协议芯片和VBUS开关管。
 
 
另一颗协议芯片采用英集芯IP2736U,芯片内部集成多种快充协议,支持USB PD3.1 28V EPR档位,支持UFCS融合快充,并通过了UFCS融合快充认证。芯片还支持PD3.0/PPS等丰富全面的快充协议,兼容性非常好。芯片内部集成电压基准,集成可编程的电压/电流环路控制,芯片内部集成低端电流检测,输出支持线损补偿。
 
IP2736U支持光耦反馈,支持通过I2C和FB控制的DC-DC改变输出电压,支持车充、储能电源、充电器、移动电源、电动工具等应用。得益于多种反馈形式的支持,IP2736U可与QR、ACF、LLC等电路架构的开关电源搭配用于PD快充,也可以与升降压电路搭配用于大功率快充车充和移动电源等应用。
 
 
英集芯 IP2736U 详细资料。
 
 
VBUS开关管来自长晶科技,型号CJAB55N03S。
 
 
USB-A母座采用橙色胶芯,正负极加宽,支持大电流快充。
 
 
全部拆解一览,来张全家福。
 

 

充电头网拆解总结
 
小米这款140W氮化镓充电器采用家族式白色外壳设计,在侧面标注有输出功率,方便辨认。充电器配有折叠插脚,便于日常携带与收纳。充电器具备2C1A接口,任意接口均支持120W快充,且可以实现笔记本100W恒功率输出,满足笔电长时间充电需求。同时还具备65+65W或100+33W功率自动分配,适配两台笔记本电脑或笔记本电脑与手机同时充电需求,十分实用。
 
充电头网通过拆解了解到,小米这款氮化镓充电器PCBA模块包裹黄铜散热片,外壳内部粘贴石墨导热贴,提升散热性能。PCBA模块涂胶并粘贴导热垫,通过黄铜散热片散热。充电器内部采用PFC+AHB架构,搭配DC-DC降压电路。内部采用矽力杰SY5072B控制器搭配纳微NV6136C用于PFC升压。
 
AHB半桥采用杰华特JW1556控制器搭配纳微NV6245C氮化镓半桥芯片组成。输出降压方面采用英集芯IP2738U搭配IP2736U进行协议控制,采用南芯科技SC8002同步降压控制器进行降压输出。充电器内部同步整流和同步降压开关管均来自威兆半导体。内部PCBA模块由多块小板焊接组成,提升空间利用率。元件均为知名品牌,内部用料扎实,做工可靠。
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