采用LLC高性能架构,国内首款120W四口2C2A快充拆解

2021-01-13

通过保修更换配件等手段,如今人们手上的设备使用寿命可以说是大大延长,相反的产品迭代速度却越来越快,很多小伙伴没忍住就会越买越多,桌面上笔记本、手机、平板等设备一大堆,就会导致排插很吃紧。面对这种情况,鸿达顺推出了120W超大功率多口桌面充电器。


这款产品仅占用一个排插插口,便能扩充出2A2C四个USB接口,并且两个C口和两个A口相互之间性能完全相同,支持盲插使用,无需专门去找接口,使用起来很方便。此外产品支持QC4+、PD3.0和5A PPS等快充协议,兼容性十分广泛,支持100W PD快充和华为22.5W SCP快充等,面对各类设备都能得心应手。下面充电头网就对其进行详细拆解,看看其内部设计做工如何。


值得一提的是,除了这款外,今年鸿达顺还相继发布了100W 2C3A五口快充充电器65W 2C1A氮化镓快充充电器48W 2A2C四口快充充电器等产品,大家可以进行详细了解。


一、鸿达顺120W充电器外观

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包装盒顶面印有鸿达电源品牌、充电器外观图以及PPS、PD3.0、QC4+等特性标识。

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底部印有可充电设备标识、参数、认证以及鸿达顺科技开发有限公司等信息。

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侧面印有120W涡轮增压和PPS、PD3.0、QC4+,很好的凸出产品核心性能。

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打开包装盒,里面采用防震气泡袋包裹保护,避免运输途中碰坏产品。

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包装内全部东西一览,包括充电器、电源线、固定支架和使用说明书。

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电源线两端分别是三脚插头和梅花插头,线头做了抗弯折和磨砂处理,并有凸齿设计,方便用户进行使用。

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电源线长约1.5米。

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线身直径6.45mm,规格为3×0.75mm²,粗壮结实。

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固定支架底部有防滑胶垫,防止产品使用过程中打滑。

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充电器采用PC阻燃材质黑色外壳,表面是磨砂与亮面结合设计,机身边角过渡圆润,正面中心设有“HUWDER——鸿达电源”标识。

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机身背面设有防滑垫,便于在桌面上放置使用。

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两侧设有亮面凹槽,增加持握感。

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输入端外壳上标注产品的参数信息
产品型号:A1903
输入:100-240V~50/60Hz 2A
总输出:120W(最大)
USB-C单口输出:5/9/12/15V3A、20V5A(单口)
PPS:3.3-20V/5A(单口)
USB-C双口输出:5/9/12/15/20V3A(单口)
USB-A:4.5V5A、5V4.5A、3.6V-6V/3A、6V-9V/2A、9V-12V/1.5A(单口)
制造商:深圳市鸿达顺科技开发有限公司
产品已经通过了CCC、FCC、CE和RoHS认证。

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输出端配备2A2C四个输出接口和LED指示灯,USB-A口橘红色胶芯,USB-C口黑色胶芯不露铜,LED灯亮绿光。

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使用游标卡尺实测充电器机身长度为112.61mm。

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高度为81.21mm。

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厚度为28.6mm。

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和苹果96W充电器大小直观对比,机身要长一些。

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充电器净重约为373g。

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使用ChargerLAB POWER-Z KT002检测USB-A口输出协议,显示支持Apple 2.4A、Samsung 5V/2A、DCP协议,以及QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP和MTK PE+2.0多个快充协议。

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另一个A口经检测同样支持Apple 2.4A、Samsung 5V/2A、DCP、QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP和MTK PE+2.0协议,两个A口单口性能完全一样,支持盲插使用。

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另外使用KT002检测USB-C口输出协议,显示支持Apple 2.4A、Samsung 5V/2A、DCP、QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、MTK PE+2.0、PD3.0和PPS协议。

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PDO报文显示USB-C口还具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五组固定电压档位,以及3.3-21V/5A一组PPS电压档位。

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另一个USB-C口输出协议测试结果一览,两个C口支持协议完全相同。

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此外也具备相同的电压档位,两个USB-C口性能也完全一样,支持盲插使用。

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最后拿鸿达顺这款充电器给100W移动电源进行充电测试,使用POWER-Z KM001C测得充电功率为19.97V 4.96A 99.15W,成功开启100W PD快充。

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另外使用这款充电器为苹果最新款MacBook pro进行充电,测得充电功率为19.99V 4.59A 91.81W。

二、鸿达顺120W充电器拆解

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将输入端外壳拆开,两部分外壳使用超声波焊接连接。

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PCB板正面上方覆盖大面积金属散热板,并粘贴绝缘胶带进行绝缘处理。

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拆掉散热板,可以看到板子两侧元器件规划布局得很整齐,中心放置一颗大电容,顶部套有绝缘套,输出端设有多块小板,可以提高空间利用率降低充电器体积。

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板子背面贴有大块硅胶导热垫帮助芯片进行散热。

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PCB板背面一览,可以看到初次级一共三颗核心控制器,整个背面大电流走线加锡,焊点饱满。

经过对PCB板正背面电路观察分析发现,鸿达顺120W 2A2C四口快充充电器采用了APFC升压供电,开关电源定压输出,四路独立二次降压进行输出的设计架构。初级侧开关电源电路以及APFC升压电路布局在左右两侧,整齐有条理。输出端采用多块电路小板设计,降低充电器体积。下面我们就从输入端开始一一了解各元器件的信息。

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输入端一览,梅花插口左侧设有保险丝,右侧设有两级共模电感和X电容。

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插口塑料壳上设有2.5A 250V规格,并且通过了CCC、VDE、KC和UL认证。

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延时保险丝规格为3.15A 250V。

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共模电感双线绕制,用于滤除EMI干扰。

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另一颗共模电感外套热缩管。

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红色X电容来自JURCC捷威电子。

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PCB板侧面一览,这一侧设有PFC升压电路,整流桥配有黄铜散热片帮助散热。

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整流桥特写,丝印已看不清。

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红色薄膜滤波电容特写,0.47μF,同样来自捷威电子。

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另一颗捷威电容特写。

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滤波电感特写。

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PFC控制器采用NXP恩智浦TEA19162,用于将整流滤波后的电压升压,进行主动功率因数校正,内部集成X电容放电元件,无需外部元件,集成软启动和关断,支持高精度稳压升压,并且内置多重完善的保护功能。

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恩智浦TEA19162规格资料。充电头网了解到,采用恩智浦TEA19162的充电器还有戴尔笔记本130W USB PD快充充电器美富达100W USB PD桌面快充充电器、Anker PowerPort Atom PD 4 100W充电器等。


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华润芯功率SPTA60R130E,APFC升压管。

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海矽美超快恢复二极管SFF1006A,用于APFC整流。

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海矽美SFF1006A详细资料。

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PFC升压电感特写,顶部贴有信息标签。

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高压滤波电解电容Fullcon品牌。

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规格为450V 82μF。

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PCB板另一侧一览。

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两颗小电容也是Fullcon品牌,规格分别是50V 47μF和50V 22μF,用于主控芯片供电。

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芯片TEA19161T为LLC控制器,与TEA19162组成带APFC的开关电源,用于提高电源转换效率。

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恩智浦TEA19161T介绍资料。

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两颗PIP PTA12N65,NMOS,耐压650V,导阻0.6Ω,LLC开关管。

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PIP PTA12N65资料信息。

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LLC谐振电感特写,标签上是A1903-T3字样。

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绿色谐振电容特写,捷威330J630V。

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变压器特写,次级采用多股细漆包线并绕,提高效率。

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两颗贴片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。

据了解,特锐祥贴片Y电容产品具备可靠性高、抗振能力强、焊点良率高、高频特性好、可减少了电磁和射频干扰等特性,同时还易于实现自动化生产,提高生产效率,节省材料、能源、设备、人力、时间成本。在满足空间集约和性能条件的前提下,整体成本比传统更有优势。可以广泛应用于消费类电子、计算机和通信、工业电器、汽车电子、新能源、航天军工等行业领域,目前已在全球范围内取得CQC认证、UL认证、VDE认证、ENEC认证,安规500V、ISO9001等相关认证。

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特锐祥贴片式Y电容详细资料信息。


充电头网了解到,采用特锐祥贴片Y电容的产品还有努比亚65W氮化镓充电器努比亚1A1C 45W氘锋氮化镓快速充电器、倍思120W氮化镓+碳化硅PD快充充电器倍思45W双USB-C口氮化镓快充飞频65W USB PD氮化镓充电器罗马仕65W USB PD氮化镓充电器、鸿达顺65W 2C1A氮化镓快充充电器等多款产品,性能获得客户一直认可


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板子正面还有一颗Y电容,用于输出抗干扰。

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EL 1018光耦,横跨在初级和次级之间,用于初级次级通信,反馈输出电压。

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次级侧采用恩智浦TEA1995T的同步整流控制器,用于LLC双绕组同步整流。

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恩智浦TEA1995规格资料。

恩智浦的GreenChip电源解决方案TEA19161+TEA1995平台设计简单,具有业界领先的低负载下的效率,可以在整个负载范围内实现极高效率(特别是10-30%轻载条件下),轻松达到能效规范的要求,包括能源之星v6、CoC 2级、80+白金和EuP Iot6。此外,采用TEA19161的电源还具有低于75mW的低空载功耗,达到并超出能源之星、DoE、CoC 2等标准的要求。相比反激式式拓扑,LLC谐振拓扑能够更容易满足共模噪声要求,还能达到200%峰值功率要求。

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TEA19161+TEA19162+TEA1995T方案的参考电路图。

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次级同步整流MOS采用华羿半导体HY3210MF,NMOS,耐压100V,TO220塑料封装。

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华羿半导体HY3210详细资料。

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同步整流输出滤波固态电容,两颗规格均为25V 1000μF。

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输出端一览,垂直焊接三块二次降压小板,三块小板四路独立输出设计,并且还配有降压电感和输出滤波固态电容等元器件。

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将USB-A母座后面的小板拆下,可以看到设有两路独立降压电路分别用于两个USB-A口降压输出,最右侧一颗单片机用于四路输出功率分配。

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背面对应的设有两颗电感和电容,分别用于两路USB-A口降压输出和滤波。

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无标单片机特写,信息不详,用于全局功率分配。

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两个USB-A降压电路主控芯片采用的是智融SW3516H,分别用于两个A口降压控制和协议识别,因此两个接口的性能完全一样。

智融SW3516H是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持A+C口任意口快充输出,支持双口独立限流。其集成了5A 高效率同步降压变换器。支持PPS/PD/QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP等多种快充协议,最大输出PD 100W,CC/CV 模式,以及双口管理逻辑。外围只需少量的 器件,即可组成完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。

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充电头网通过拆解发现,SW3516H还被努比亚65W 2C1A氮化镓充电器洛克65W氮化镓快充充电器RAVPOWER 65W 1A1C氮化镓快充充电器毕亚兹65W 2C1A氮化镓充电器等多款产品采用,此外智融的快充芯片还可用于USB PD快充移动电源、快充车充等领域


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并且都外挂两颗锐骏半导体RUH4040M2来为USB-A口输出同步整流降压,NMOS,耐压40V。

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锐骏RUH4040M2详细资料。


充电头网了解到,采用锐骏MOS的产品还有毕亚兹65W 2C1A氮化镓充电器京造63W USB PD三口快充充电器、倍思45W USB PD快充充电器( 1A1C)倍思60W 2A1C USB PD快充充电器爱否开物1A2C 65W PD氮化镓充电器等。


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另一组锐骏RUH4040M2特写。

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降压电感特写,外套热缩管。

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降压输出滤波固态电容特写,规格为16V 330μF。

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另一路的降压电感,同样外套热缩管。

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固态电容规格也是16V 330μF。

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USB-A母座特写,外套塑料壳加固。

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LED灯特写。

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将USB-C母座所在小板拆下,母座所在一面设有二次降压电路。

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另一面设有降压电感和滤波电容,电容外套绝缘塑料管保护。经观察发现两个USB-C母座所在小板一模一样,均由智融SW3516H搭配两颗华羿MOS进行二次降压输出,两C口输出一致也就在情理之中。下面就对其中一块板子进行详细了解。

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智融SW3516H主控芯片特写,用于USB-C口降压控制和协议识别。

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外挂两颗华羿HY1603C2 MOS管来为USB-C口输出同步整流降压,NMOS,耐压30V。

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华羿半导体HY1603C2详细资料信息。

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降压电感特写,外套热缩管。

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降压输出滤波固态电容特写,规格为25V 330μF。

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电感下面有两颗SGM3157切换开关,用于调节输出功率。

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输出VBUS开关采用锐骏半导体RUH4040M2。

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USB-C母座特写,黑色胶芯不露铜。

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全部拆解完毕,来张全家福。

充电头网拆解总结

鸿达顺120W 2A2C四口快充充电器将两个A口和两个C口性能对称,使得接口可以盲插使用,让用户省心。性能方面,充电器支持Apple 2.4A、QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、MTK PE+2.0、PD3.0和5A PPS等协议,下到普遍的18W快充,上到100W PD快充都能支持,满足绝大多数产品的充电需求。作为一款大功率桌面快充,将用户最关注的方便和实用两大核心问题解决。

充电头网通过拆解发现,这款充电器AC-DC部分采用TEA19161+TEA19162+TEA1995T电源解决方案,效率极高可轻松达到能效规范的要求。输出端分四路独立二次降压输出,且都采用智融SW3516H进行降压和协议识别,同时也造就了产品良好的兼容性。

设计上,这款充电器采用线体分离设计,电源线采用梅花头,接地设计不漏电;充电器外壳是磨砂与亮面的结合,边角过渡圆润,设计上考虑了持握感方面的细节;充电器内部设计布局很整齐,电路走向清晰,输出端设有三块小板以减小体积,此外配有大面积散热片和导热垫帮助导热。