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飞利浦200W充电器拆解

2024-05-17 充电头网 阅读:
飞利浦200W快充充电器采用黑色外壳,配有欧标固定插脚。充电器支持100-240Vac宽电压输入,输出端配有3C1A接口,其中USB-C1接口支持140W输出功率,USB-C2接口支持100W输出功率,C1和C2同时使用时支持100+100W功率自动分配,满足两台笔记本电脑的快充充电使用···

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前言Oheednc

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充电头网拿到了飞利浦最新推出的200W碳化硅SiC快充充电器,由东莞市润众电子设计制造。充电头网了解到,这可能是全球第一个在PFC升压电路使用碳化硅SiC的USB充电器。此碳化硅SiC材料一般应用于新能源汽车等大功率充电使用,如小米最近的SU7汽车充电器就使用了碳化硅SiC技术以确保其快充的安全性。Oheednc

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飞利浦这次推出的200W碳化硅SiC快充充电器将车规级标准及技术应用在其产品上,更高规格器件使用意味着更可靠的质量以及更优秀的性能表现。同时也意味着飞利浦有可能在未来USB标准往上兼容大功率产品预先做足准备。Oheednc

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充电器具备欧标固定插头,支持100-240Vac输入,总输出功率为200W,具备3C1A接口。其中USB-C1接口支持140W输出功率,USB-C2接口支持100W输出功率,C1和C2同时使用时支持100+100W功率分配。 Oheednc

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USB-C3支持30W快充,USB-A口支持22.5W快充,使用USB-C1和C3接口时,C1接口支持140W输出。三个USB-C接口共同使用时,支持100+70+30W功率分配,满足三台设备的同时快充需求。Oheednc

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随着手机、平板或是笔记本对快充的需求和技术的进步,充电器也相对的快速发展。从早期的以电流为标准的充电速度(如1A,2.1A,2.4A等)到QC、PD或是之后的UFCS(Universal Fast Charging Specification)快充协议的发展后以功率(18W,20W,45W,65W,120W)来做为快充速度标准,消费者对快充的需求快速增加,但市面上琳琅满目的充电器,很多标榜100W或是更高的充电器,其实同时对两个或是更多的装置充电时,并没法达到预期的快充效果。基本原因是其设计将两个或是多个USB头共享一个电源管理芯片,或是另外一个重要原因是因为大功率充电时产生的热让充电器的保护机制激活,所以将输出功率降低,所以无法达到预期的快充效果。Oheednc

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飞利浦这样的设计对大部份消费者的使用情境都将满足快速充电的期望。如以140W功率单充Macbook,以96W功率双充两台Macbook或是100W双充华为、联想等品牌的笔记本或是平板。或是同时以140W充Macbook和30W充iPhone。甚至再加上一台笔记本或是平板,都能满足快充的需求 (也许个别产品没法达到最快的速度, 但不会差异太多)。这也许就是这个老牌电子巨头飞利浦将车规级碳化硅材料导入这个200W充电器的原因。笔者预期,未来充电器将一分为二,大功率 (>160W或是更高) 的充电器也会跟随着飞利浦的脚步导入碳化硅SiC,而氮化镓GaN因为其成本的优势,较高的热导率和较低的电阻率继续主宰20W-160W的充电器。Oheednc

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作为全球首款在PFC升压电路使用车规级碳化硅MOS器件的产品,其内部是如何设计的?下面就随小编一起来详细了解下。Oheednc

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飞利浦200W快充充电器开箱Oheednc

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包装盒正面印有PHILIPS品牌、产品外观、名称以及卖点,并且特别标注了这是一款碳化硅充电器。而充电头网拆解了解到,充电器是在PFC升压管上使用车规级碳化硅MOS替代了主流的氮化镓MOS,为产品带来更好的充电表现。Oheednc

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需要科普的是,氮化镓和碳化硅虽同为第三代宽禁带半导体,但特性上有所区别。氮化镓具有较高的热导率和较低的电阻率,而碳化硅则具有较高的耐高温性能和硬度。 正因碳化硅高热导性、高击穿电场强度及高电流密度的特性,基于碳化硅材料的半导体器件可应用于汽车、充电设备、便携式电源、通信设备、机械臂、飞行器等多个工业领域。Oheednc

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背面印有产品配置接口可充电设备标识以及相应的输出参数。Oheednc

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包装盒上参数特写,下面到产品实物展示环节再介绍。Oheednc

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取出包装内充电器。Oheednc

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充电器采用PC防火材质黑色塑料外壳,整体表面哑光工艺处理,输入端配置欧规插脚。Oheednc

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机身正面中心印有PHILIPS品牌,右下角则印有SiC和200W标识。Oheednc

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背面印有充电器详细参数信息。Oheednc

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充电器参数特写Oheednc

型号:DLP2687C/12Oheednc

输入:100-240V~50/60Hz 2.5AOheednc

输出:Oheednc

Type-C1:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.5A、20V5A、28V5A(140W Max)Oheednc

Type-C2:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A(100W Max)Oheednc

Type-C3:5V3A、9V3A、12V2.5A、15V2A、20V1.5A(30W Max)Oheednc

USB-A:5V3A、9V2A、12V1.5A、10V2.25A(22.5W Max)Oheednc

Type-C1+Type-C2:100W+100W(200W)Oheednc

Type-C1+Type-C3:140W+30W(170W)Oheednc

Type-C1+USB-A:140W+22.5W(162.5W)Oheednc

Type-C2+Type-C3:100W+30W (130W)Oheednc

Type-C2+USB-A:100W+22.5W(122.5W)Oheednc

Type-C3+USB-A:5V=3A(15W)Oheednc

Type-C1+Type-C2+Type-C3:100W+70W+30W(200W)Oheednc

Type-C1+Type-C2+USB-A:100W+70W+22.5W(192.5W)Oheednc

Type-C2+(Type-C3+USB-A) :100W+15W(115W)Oheednc

Type-C1+Type-C2+(Type-C3+USB-A):100W+70W+15W(185W)Oheednc

总输出:200W MaxOheednc

充电器通过了CE认证,以及VI级能效认证。Oheednc

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输出端配置3C1A四个USB输出接口。Oheednc

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实测充电器机身长度为80.02mm。Oheednc

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宽度为76.24mm。Oheednc

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厚度为33.04mm。Oheednc

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和苹果140W氮化镓充电器放在一起对比,飞利浦这款要更小一些。Oheednc

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产品拿在手上的大小直观感受。Oheednc

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另外测得充电器净重约为368g。Oheednc

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使用KM003C测得USB-C1口支持UFCS、QC2.0/5、TFCP、PD3.1、PPS、DCP、SAM 2A、Apple 2.4A充电协议。Oheednc

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PDO报文显示USB-C1口具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A六组固定电压档位,以及3.3-21V5A一组PPS电压档位。Oheednc

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测得UFCS融合快充具备5.5-11V3A一组电压档位。Oheednc

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测得USB-C2口支持FCP、SCP、AFC、QC3+、SFCP、PD3.0、PPS、QC5、DCP、SAM 2A、Apple 2.4A充电协议。Oheednc

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PDO报文显示USB-C2口具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五组固定电压档位,以及3.3-21V5A一组PPS电压档位。Oheednc

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测得USB-C3口支持FCP、SCP、AFC、QC3+、SFCP、PD3.0、PPS、QC4+、DCP、SAM 2A、Apple 2.4A充电协议。Oheednc

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PDO报文显示USB-C3口还具备5V3A、9V3A、12V2.5A、15V2A、20V1.5A五组固定电压档位,以及3.3-11V2.75A一组PPS电压档位。Oheednc

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最后测得FCP、SCP、AFC、QC3+、SFCP、DCP、SAM 2A、Apple 2.4A充电协议。Oheednc

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飞利浦200W快充充电器拆解Oheednc

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看完了飞利浦这款200W快充充电器的开箱和测试,下面就进行拆解,一起看看内部的方案和用料。Oheednc

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沿机身接缝撬开充电器外壳,内部PCBA模块打胶填充。Oheednc

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插脚模块通过导线焊接连接到PCBA模块,预留了折叠插脚的位置。Oheednc

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导线直接焊接到PCBA模块。Oheednc

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从壳体中取出PCBA模块。Oheednc

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导线通过焊接连接,焊点打胶加固。Oheednc

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PCBA模块整体打胶灌封填充,提升散热性能和耐候性。Oheednc

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PCBA模块背面也被灌封胶填充。Oheednc

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使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为71mm。Oheednc

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PCBA模块宽度约为73.6mm。Oheednc

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PCBA模块厚度约为27.2mm。Oheednc

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清理掉PCBA模块填充的灌封胶,内部高压电容外套硅胶套管绝缘,初次级之间设有麦拉片绝缘。Oheednc

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在PCB上开槽插入麦拉片加强绝缘。Oheednc

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PCBA模块正面一览,在顶部设有小板,焊接保险丝,NTC热敏电阻,共模电感等元件。下方设有PFC升压电感,在PFC升压电感下方为谐振电容,下方为开关变压器。变压器右侧为高压滤波电容,左侧为输出降压小板。Oheednc

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PCBA模块背面底部焊接整流桥,PFC控制器,PFC开关管和PFC整流管。右上方焊接一颗半桥驱动器和两颗氮化镓开关管,顶部中间位置焊接贴片Y电容和反馈光耦。左上方焊接同步整流控制器和同步整流管,左下角还焊接两颗贴片Y电容。Oheednc

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通过对这款充电器PCBA模块的观察发现,飞利浦200W快充充电器采用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。内部PFC控制器,AHB控制器和同步整流全套快充电源方案均来自杰华特。下面我们就从输入端开始了解各个器件的信息。Oheednc

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PCBA模块输入端焊接一块小板。Oheednc

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焊接拆下输入端小板,在小板上焊接保险丝,NTC热敏电阻,温度开关,共模电感,安规X2电容和整流桥。Oheednc

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输入端小板背面焊接二极管和贴片电阻。Oheednc

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输入端保险丝来自贝特电子,出料号932,规格为5A250V。Oheednc

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绿色NTC热敏电阻用于抑制上电的浪涌电流。Oheednc

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温度开关与NTC并联,当温度上升后短路NTC热敏电阻,降低损耗。Oheednc

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共模电感采用漆包线和绝缘线绕制,外套热缩管绝缘,底部设有电木板绝缘。Oheednc

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安规X2电容来自QNC天那泰,规格为0.47μF。Oheednc

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共模电感采用扁铜线绕制,底部焊接绝缘支架。Oheednc

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在小板右侧焊接一颗整流桥。Oheednc

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整流桥来自NH纽航,型号RSBL8010,为快恢复整流桥,规格为8A 1000V,采用SBL封装。Oheednc

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小板背面焊接金属块加强散热。Oheednc

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在PCBA模块背面还焊接一颗相同型号的整流桥,两颗整流桥半桥连接,分摊发热,降低局部温升。Oheednc

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两颗薄膜滤波电容来自CARLI凯励,规格为1μF450V。Oheednc

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滤波电感采用磁环绕制,外套热缩管绝缘。Oheednc

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PFC控制器来自杰华特,型号JW1572,是一款升压式PFC控制器,具备高精度恒压输出,适用于单级功率因数校正。芯片采用恒定导通时间控制,确保高功率因数,无需输入电压检测电路,简化了系统设计并降低损耗。Oheednc

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芯片采用临界导通模式运行,降低开关损耗,提升EMI性能以及效率。芯片具备完善的保护功能,具备反馈开路保护,电流取样电阻短路保护,逐周期过流保护,反馈过电压保护以及过热保护等保护功能,适用于USB PD快充,液晶电视以及显示器应用。Oheednc

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杰华特 JW1572 资料信息。Oheednc

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PFC开关管采用碳化硅MOS管,来自爱仕特科技,型号ASR80N1200MD02,耐压1200V,导阻80mΩ,具备快速开关能力,高阻断电压能力,具备低电容和低导阻,采用TOLL封装。Oheednc

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爱仕特 ASR80N1200MD02 资料信息。Oheednc

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两颗100mΩ取样电阻并联,用于检测开关管电流。Oheednc

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PFC升压电感采用胶带严密缠绕绝缘。Oheednc

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PFC整流管来自NH纽航,型号SFF806YSS,是一颗超快恢复二极管,规格为600V8A,采用TO-252封装。Oheednc

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用于PFC旁路的二极管丝印S5MB。Oheednc

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PCBA模块侧面焊接两颗高压滤波电容。Oheednc

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高压滤波电容来自BERYL绿宝石,规格为420V39μF。Oheednc

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另一颗高压滤波电容来自Acon新中元,规格为420V120μF,滤波电容总容量为159μF。Oheednc

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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。Oheednc

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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。Oheednc

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半桥驱动器来自纳芯微,型号NSD1624D,是一颗高压半桥驱动芯片,支持TTL和CMOS逻辑信号输入,满足半桥,全桥以及LLC应用,采用SOP8封装。Oheednc

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AHB开关管来自英诺赛科,型号INN700D140C,是一颗耐压700V的增强型氮化镓单管,器件在原有650V耐压基础上升级至700V,瞬态耐压为800V。器件导阻为106mΩ,采用DFN8*8封装。Oheednc

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为主控芯片供电的滤波电容来自昱光,规格为4.7μF160V。Oheednc

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另一颗滤波电容规格为47μF50V。Oheednc

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谐振电容规格为0.68μF250V。Oheednc

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PCBA模块侧面焊接变压器,滤波电感和滤波固态电容。Oheednc

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变压器磁芯严密缠绕胶带绝缘。Oheednc

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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。料号为TMY1222M。Oheednc

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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。Oheednc

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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Oheednc

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亿光EL1019光耦用于输出电压反馈。Oheednc

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另一颗光耦用于PFC开关控制。Oheednc

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两颗贴片Y电容来自鞍山奇发。Oheednc

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同步整流控制器来自杰华特,丝印JWRU,实际型号为JW7726H,支持ACF,AHB,DCM,QR和CCM反激工作模式,支持高侧和低侧应用,芯片支持直接由输出电压供电,具有极低的静态电流,具备快速驱动能力,用于CCM运行模式。Oheednc

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杰华特 JW7726H 资料信息。Oheednc

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同步整流管来自英飞凌,型号BSC093N15NS5,NMOS,耐压150V,导阻9.3mΩ,采用PG-TDSON-8封装,使用两颗并联。Oheednc

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充电器输出端设有降压小板和滤波电容。Oheednc

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两颗滤波电容来自BERYL绿宝石,BD系列固态电容,规格为330μF35V。Oheednc

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另一颗滤波电容来自JSH万京源,规格为220μF35V。Oheednc

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磁环滤波电感特写。Oheednc

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降压小板正面焊接三个USB-C母座和一个USB-A母座,三颗降压芯片,三颗降压电感,对应的同步降压开关管和六颗固态电容。Oheednc

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小板背面焊接两颗VBUS开关管和电流检测电阻。Oheednc

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充电器USB-C1接口使用智融SW3566H降压控制器,这颗芯片是一款高集成度的多快充协议双口充电SOC芯片,支持USB-C和USB-A接口充电,并支持双口独立限流。芯片内部集成了高效率同步降压转换器,支持20V7A和28V5A输出,支持PD3.1/QC/SCP/UFCS等快充协议,支持快充协议定制,最大支持140W输出功率。Oheednc

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SW3566H集成了CC/CV模式,双口管理逻辑和母线电压检测,搭配对应的降压开关管和VBUS开关管即可实现双口降压输出。芯片内置的降压转换器工作频率为180KHz,支持PWM和PFM工作模式。输出电流,线损补偿等保护阈值均可通过I2C接口进行设定,内置的ADC可实现输入输出电压,输出电流,芯片温度等9个通道的数据采样,支持外接MCU进行参数显示。Oheednc

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SW3566H支持36V输入电压,最高输出电流7A,芯片内置软启动,输入过压/欠压保护,输出过压/欠压保护,输出过流/短路保护,DP/DM/CC过压保护,芯片过热保护和外接NTC热敏电阻保护,以及限功率保护。芯片采用QFN4*4-32封装。Oheednc

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充电头网拆解了解到,智融SW3566H此前还被安克65W 2C1A氮化镓充电器公牛240W 3C1A氮化镓桌面充电器绿联300W 4C1A五口PD氮化镓快充充电器今翔140W 3C1A氮化镓快充充电器古石188W多口桌面充电器TOMAX拓玛140W 3C1A氮化镓充电器等产品采用,芯片性能质量获客户一致认可。Oheednc

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同步降压开关管来自智融科技,型号SWT40N45,两颗组成半桥。Oheednc

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4.7μH降压电感特写。Oheednc

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输入和输出滤波电容均来自绿宝石,规格为100μF35V。Oheednc

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VBUS开关管来自锐骏半导体,型号RUH4040M2,NMOS,耐压40V,导阻为8mΩ,采用PDFN3333封装。Oheednc

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USB-C2接口使用智融SW3536芯片降压输出。SW3536是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持USB-A+USB-C双口快充输出,支持双口独立限流。内部集成了7A高效率同步降压变换器,支持PPS/PD/QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP/TFCP等多种快充协议,最大支持140W输出功率。Oheednc

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SW3536集成CC/CV模式,双口管理逻辑以及双芯片动态功率分配,外围元件精简,是一颗完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。SW3536支持36V输入电压,满足12-24V输入车充应用,适用于快充适配器,插排以及车充应用。Oheednc

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4.7μH降压电感特写。Oheednc

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同步降压开关管来自智融科技,型号SWT40N45,两颗组成半桥。Oheednc

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输入滤波电容规格为100μF35V。Oheednc

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USB-C2接口VBUS开关管来自威兆半导体,型号VSE002N03MS-G,NMOS,耐压30V,导阻1.4mΩ,采用PDFN3333封装。Oheednc

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威兆半导体 VSE002N03MS-G 资料信息。Oheednc

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USB-C3和USB-A接口也采用智融SW3536降压芯片。Oheednc

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4.7μH降压电感特写。Oheednc

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同步降压开关管来自锐骏半导体,型号RUH4040M2,NMOS,耐压40V,导阻为8mΩ,采用PDFN3333封装。Oheednc

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输入滤波电容规格为100μF35V。Oheednc

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两颗输出滤波电容规格为220μF25V。Oheednc

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USB-C3和USB-A接口的VBUS开关管来自威兆半导体,型号VS3622DE,双NMOS,耐压30V,导阻10mΩ,支持5V逻辑电压驱动,采用PDFN3333封装。Oheednc

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威兆半导体 VS3622DE 详细资料。Oheednc

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USB-C母座采用过孔焊接固定,黑色舌片不露铜。Oheednc

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USB-A母座采用橙色胶芯,正负极加宽,支持大电流快充。Oheednc

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全部拆解一览,来张全家福。Oheednc

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充电头网拆解总结Oheednc

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最后附上飞利浦200W快充充电器核心元器件清单,方便大家查阅。Oheednc

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飞利浦200W快充充电器采用黑色外壳,配有欧标固定插脚。充电器支持100-240Vac宽电压输入,输出端配有3C1A接口,其中USB-C1接口支持140W输出功率,USB-C2接口支持100W输出功率,C1和C2同时使用时支持100+100W功率自动分配,满足两台笔记本电脑的快充充电使用。Oheednc

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充电头网通过拆解了解到,飞利浦200W快充充电器采用PFC+AHB电源设计,同步整流。电源方案使用杰华特JW1572 PFC控制器+JW1556 AHB控制器+JW7726H同步整流控制器,搭配使用纳芯微NSD1624D半桥驱动器。其中PFC开关管采用爱仕特碳化硅MOS管,AHB开关管采用英诺赛科氮化镓开关管。Oheednc

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输出为同步降压方案,使用智融科技SW3566用于USB-C1接口输出,两颗SW3536分别用于USB-C2,C3和USB-A接口输出。充电器内部PCBA模块采用导热胶灌封提升散热性能,电容来自新中元和绿宝石以及万京源品牌,整体做工和用料扎实。Oheednc

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责编:Ricardo
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