拆解一款高性能LLC架构100W氮化镓三口快充充电器

2021-01-25

最近Mcdodo麦多多推出了一款100W氮化镓充电器,配备2C1A三个快充接口,每个接口的兼容性都很全面,两个USB-C口都支持100W PD快充,都拥有5A PPS电压档位,可盲插使用。充电器插脚采用可组装设计,自身携带一个可折叠美规插脚外,还附带有欧规和英规插脚,对于经常各地跑的群体来说,使用更加方便,省时省心。


该充电器的另一大特点是采用了高性能LLC架构,该架构属于双管半桥谐振,采用谐振电感、励磁电感和谐振电容串联,故名LLC。采用零电压开关(ZVS)软开关技术,具有工作频率高、损耗小、效率高、体积小的优点,可提高充电器功率密度。随着百瓦大功率快充产品的出现,LLC架构也成为了越来越多快充产品的选择


此前,充电头网还拆解过麦多多2C1A 65W氮化镓充电器,点击蓝色字体可以了解详情。下面充电头网就麦多多100W 2C1A氮化镓快充进行拆解,看看其内部设计与用料。


一、麦多多100W氮化镓充电器外观

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包装盒正面印有Mcdodo品牌、GaN标识、充电器与配套插脚外观图、产品名称等信息。

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背面印有产品使用场景图以及相关参数信息。

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包装盒采用抽屉式设计。

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内设塑料托盘固定保护充电器。

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包装内含充电器、欧/英规插脚、使用说明书。

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欧规插脚特写。

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背面设有U型插孔,插入美规插头,用于组装固定。

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英规插脚特写。

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充电器侧身以及输出顶面均设有塑料膜,防刮和防尘。

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充电器采用PC阻燃材质黑色外壳,左右两端切面设计,边缘棱边分明;腰身是亮面和哑光结合设计,上下端棱边为光滑弧面过渡,左下角印有100W GaN字样,设计简洁。

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输入端外壳上标注有充电器参数信息
型号:CH-810 Pro
输入:100-240V~50/60HZ 1.5A
USB-C1/C2输出:3.3-20V3A、5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A
USB-A输出:4.5V5A、5V4.5A、5V3A、9V3A、12V2.5A、20V1.5A
USB-C1+USB-C2:65W+30W
USB-C1/C2+USB-A:65W+30W
USB-C1+USB-C2+USB-A:60W+20W+22.5W(USB-C2:5V3A、9V2.22A、12V1.67A;USB-A:5V3A、9V2.5A、12V1.86A)
产品已经通过了FCC、CE、RoHS和VI级能效认证。

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充电器自带可折叠美规插脚。

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收起美规插脚,可以很轻松组装欧规或英规插脚,外地出差十分方便。

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输出端配有2C1A三个接口,黑色和橘红色胶芯,外壳上印有Mcdodo品牌。

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边缘以及上端斜面内凹设计,并且亮面处理,设计独特。

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使用游标卡尺实测充电器机身长82.72mm。

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宽度为57.24mm。

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厚度为30.43mm。

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和苹果96W充电器直观对比,麦多多这款充电器更“瘦”也更“高”一些。

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拿在手上的直观感受。

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充电器净重约为208g。

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使用ChargerLAB POWER-Z KT002检测USB-C1口的输出协议,显示支持Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP协议,以及QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、PE2.0、PD3.0、PPS多个快充协议。

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此外PDO报文显示USB-C1口还具备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。

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使用KT002检测发现USB-C2口支持的协议和USB-C1口的一样。

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而且PDO报文也完全相同,USB-C1和C2口单口输出性能完全相同,都支持100W快充,可盲插使用。

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最后使用KT002检测发现A口支持QC、AFC、FCP、SCP、PE2.0等协议。三个接口均支持多个快充协议,整体兼容性很好。

二、麦多多100W氮化镓充电器拆解

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将输入端外壳暴力拆开。

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插脚和PCB板通过黑白导线连接,导线两端打胶绝缘。

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充电器配有大块黄铜散热片以及绝缘隔离板,散热片通过卡扣和焊接方式进行固定。

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拆下散热片和绝缘板,电路板背面还贴有导热垫帮助导热。

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PCB板正面一览,输入端设有PFC功率因数校正电路,输出端设有三块小板,右侧打胶加固并散热。

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PCB板背面一览,初次级之间有明显的分界。

经过对充电器电路观察发现,麦多多2C1A 100W氮化镓充电器内部采用APFC升压后为LLC开关电源供电,开关电源定压输出,同步整流,三路同步整流降压三路独立输出的设计架构。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,共模电感和X电容也打胶加固。

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输入延时保险丝规格为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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另一个共模电感采用扁平铜带绕制。

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安规X电容容量0.47μF。

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输入端整流桥WRLSB80M来自深圳市沃尔德实业有限公司,这颗软桥通过较软的恢复曲线,比较平滑的关断特性,可以降低二极管结电容达到非常少的谐波振荡产生的效果。选用的LSB封装,拥有良好的散热特性,帮助中大瓦数适配器提升可靠性,单颗可做60W+。

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沃尔德 WRLSB80M 资料信息。


充电头网拆解了解到,沃尔德的软桥还被摩米士100W 2A2C氮化镓快充努比亚1A1C 45W氘锋氮化镓快速充电器公牛65W PD快充插座麦多多2C1A 65W氮化镓充电器鸿达顺65W 氮化镓充电器OPPO 50W饼干氮化镓快充ROCK 65W氮化镓充电器等多款快充产品采用,产品性能获得客户一致认可。


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滤波电感特写,黄色磁芯。

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红色CBB薄膜电容特写,105J 耐压450V。

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PCB板前端一览,设有PFC升压电感、高压滤波电解电容、谐振电感和电容。电解电容横置,并且和输出端小板之间有塑料隔离板绝缘。

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充电器初级PWM主控芯片采用NXP恩智浦TEA2016AAT,一颗芯片内置LLC控制器和PFC控制器,内置数字架构控制,简化了设计的同时减少外围元件数量,芯片内置多重完善的保护功能。

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恩智浦TEA2016AAT简介。

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纳微半导体NV6117氮化镓功率芯片,作为PFC升压开关管。据了解,纳微NV6117内置驱动器以及复杂的逻辑控制电路,耐压650V,120mΩ导阻,支持2MHz开关频率,采用5*6mm QFN封装,节省面积。

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纳微半导体NV6117详细资料。采用这款芯片的还有戴尔90W氮化镓充电器HYPER JUICE 100W氮化镓充电器小米GaN充电器Type-C 65WROxANNE 66W氮化镓USB PD双口快充充电器Anker PowerCore Fusion PD超极充等。


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PI LXA03D530,极低反向恢复硅二极管,耐压530V,额定电流3A,用于PFC升压整流。

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PI LXA03D530资料信息。

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PFC升压电感特写。

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高压滤波电解电容外套绝缘管横置,来自深圳市昱光电子有限公司。

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规格为450V 68μF。

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初次级之间的隔离塑料板特写。

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谐振电感特写。

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谐振电容,333J630V。

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PCB板另一侧设有主控芯片供电电容和变压器,右侧是降压小板。

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主控芯片供电电容规格为50V 47μF。

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LLC半桥采用两颗谷峰GC11N65D5 NMOS管,耐压650V,导阻330mΩ,DFN5*6封装。

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谷峰 GC11N65D5 详细资料。

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另一颗谷峰GC11N65D5特写。

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变压器特写。

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CT 1019光耦特写,横跨在初级和次级之间,用于初级次级通信,调节反馈输出电压。

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贴片Y电容均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。

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。

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充电头网了解到,采用特锐祥贴片Y电容的产品还有第一卫20W快充小冰粒充电器OPPO 65W超级闪充氮化镓充电器联想90W氮化镓快充贝尔金20W氮化镓PD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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另一颗特锐祥贴片Y电容特写。

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输出端一览,三个USB母座均使用小板垂直焊接。

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拆掉主板正面元器件,可以看到右上角还有次级同步整流控制器、滤波电感以及MCU。

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次级同步整流控制器采用恩智浦TEA1995T,其内置两个驱动器用于LLC架构开关电源的同步整流,外围元件精简。

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恩智浦TEA1995规格资料。

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采用谷峰GT090N06 双NMOS进行LLC同步整流。

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两颗同步整流输出滤波固态电容,规格均为25V 560μF,其中一颗套上了绝缘管。

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滤波电感特写。

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丝印JL100W字样MCU,用于三口输出功率智能调节。

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两个C口母座所在小板设计一模一样,正面均设有降压协议IC、MOS管以及固态电容。

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背面设有电感和MOS管。

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采用智融SW3516H主控芯片作为USB-C接口的降压控制和协议识别。

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还被华硕65W 2C1A氮化镓充电器努比亚65W氘锋三口氮化镓快速充电器雷柏65W GaN快充绿联65W 4C口氮化镓快充充电器联想90W闪充双口氮化镓充电器鸿达顺120W四口2C2A快充等多款产品采用,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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外挂两颗泰德TDM3482 NMOS管,耐压40V,用于为USB-C口输出同步整流降压。

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泰德 TDM3482 详细资料。

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小板另一面的泰德TDM3482管特写。

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降压电感外套热缩管保护。

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降压输出滤波固态电容,规格为25V 180μF。

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USB-C母座特写。

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USB-A母座小板设计也一样,只不过布局有所区别,正面设有USB-A母座和泰德TDM3482 MOS管。

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另一面设有降压电感和固态电容,规格为25V 180μF。

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电感下面是智融SW3516H降压协议IC。

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外挂泰德TDM3482为USB-A口输出同步整流降压。

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USB-A母座特写,过孔焊接,正负极加宽支持低压大电流快充。

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全部拆解完毕,来张全家福。

充电头网拆解总结

麦多多100W 2C1A氮化镓快充充电器支持QC、AFC、FCP、SCP、PE2.0、PD和PPS快充协议,整体兼容性很好,支持65W+30W和60W+20W+22.5W充电模式,满足MacBook笔记本、iPhone 12手机等设备同时快充需求。另外可搭载多规格插脚是其另一大优势,出差旅行使用更方便。

充电头网通过拆解发现,这款100W充电器采用时下热门的恩智浦TEA2016AAT+TEA1995T高性能LLC架构,PFC级采用纳微氮化镓功率芯片,LLC级采用谷峰MOS管组成开关电源。

输出端三个接口采用三路独立降压电路,而且均采用智融SW3516H+泰德TDM3482方案,输出功率由MCU智能分配。

PCB板上元器件布局紧凑有序,初次级之间设有塑料隔离板,正背面设有大面积黄铜散热片,保证高功率充电状态下的散热性能。此外输入端采用昱光电解电容进行滤波,输出端设有二次滤波固态电容进行滤波,输出纯净。