拆解报告:哈曼InfinityLAB 100W 2A2C氮化镓充电器

2022-07-16

哈曼InfinityLab是一家知名的数码配件品牌,旗下产品包括移动电源,充电器,数据线,扬声器。产品简约时尚,并且易于操作,同时小巧并便于携带。产品采用再生塑料制成,同时采用无塑料包装,对环境更友好。

 

InfinityLab旗下的便携充电器采用氮化镓器件,相比传统硅器件,性能提升,体积显著缩小。充电头网拿到了InfinityLab一款100W 2C2A氮化镓充电器,内置了GaN Systems的氮化镓开关管。


GaN Systems 公司于2008年在加拿大渥太华成立,该公司的产品在不同行业的客户中保持了良好的声誉。此前充电头网拆解的苹果140W氮化镓充电器,内置了GaN Systems的两颗增强型氮化镓开关管,能打入苹果快充供应链,足见GaN Systems的芯片无论是性能还是质量都是相当优秀的。


下面充电头网就对这款四口快充进行详细拆解,看看内部设计和用料如何。

 

InfinityLab四口氮化镓快充开箱

 

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包装盒正面贴纸印有InfinityLAB品牌、充电器外观图、名称以及插脚标识。
 

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包装内含充电器、三个可更换插脚以及收纳袋。
 

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三个插脚分别是美规、欧规和英规。
 

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将插脚与充电器本体组装即可使用。
 

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插脚一侧中心区域为黄色外壳,并印有InfinityLAB品牌logo。
 

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充电器正背面外壳以及侧身外壳均为灰色,一浅一淡,表面磨砂抗指纹。
 

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机身正面凹印100字样,表明充电器最大输出功率。
 

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另一面设计有三个标识。
 

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机身底部印有充电器参数信息。
 

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充电器参数特写
型号:ILINC100W
输入:100-240V~50/60HZ 1.8A
USB-A1/A2输出:5V3A 15W
USB-C1/C2输出:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A
总输出:100W Max
充电器已经通过了EAC、UKCA、TUV、CE认证,以及VI级能效认证。
 

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输出端设有2A2C四个USB接口已经LED指示灯。
 

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测得充电器机身长度为88.28mm。
 

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宽度为66.17mm。
 

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厚度为33.8mm。
 

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和苹果96W充电器对比,稍窄也稍高一些。
 

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充电器带美规插脚重约254g。
 

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接通电源,指示灯亮淡绿色光。
 

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使用ChargerLAB POWER-Z KT002测得USB-A口支持Apple2.4A协议。
 

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测得另一个USB-A口也只支持Apple2.4A协议。
 

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测得USB-C口只支持PD3.0快充协议。
 

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并且具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五组固定电压档位。
 

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测得另一个USB-C口也只支持PD3.0快充协议。
 

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PDO报文相同,两个C口支持功率盲插,日常使用方便
 

InfinityLab四口氮化镓快充拆解

 
看完了这款充电器的开箱和性能测试后,下面就进行拆解,看看内部设计和用料如何。
 

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撬开超声波焊接的盖子,铝制散热片下面覆盖绝缘麦拉片,用于为PCBA模块散热。
 

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充电器内部变压器,电解电容等元件涂有导热胶通过外壳内部的散热片散热。
 

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电源输入插座为独立的模块,通过导线焊接,外套热缩管绝缘。
 

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电源导线焊接处特写,连接到PCBA模块。
 

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拆下PCBA模块,PCBA模块边缘包裹高温胶带绝缘。
 

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另外一侧也粘贴高温胶带绝缘。
 

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使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为79.9mm。
 

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测得PCBA模块宽度约为60.35mm。
 

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PCBA模块厚度约为26.43mm。
 

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PCBA模块由输出小板和主板焊接组成,输出小板焊接输出母座和二次降压电路。
 

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降压电感与初级元件之间采用塑料片包裹绝缘。
 

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PCBA模块正面一览,其中右侧为二次降压电路,左侧为高压滤波电容,LLC谐振电感和谐振电容,正中为PFC升压电感,底部为LLC变压器。
 

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PCBA模块背面顶部焊接两颗整流桥,左侧上方是两颗同步降压转换器,左下角是两颗同步整流管。右侧为PFC升压控制器,升压开关管和整流管,LLC控制器和开关管。低压与高压元件之间开槽插入麦拉片绝缘。
 
通过对充电器PCBA模块的观察发现,这款100W充电器采用PFC+LLC开关电源架构,同步整流,固定电压输出,两个USB-C接口使用独立的降压电路由协议芯片控制输出,两个USB-A口使用一路降压电路,固定5V输出。下面我们就从输入端开始了解整个充电器的设计和用料。
 

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充电器输入端特写,焊接保险丝,压敏电阻,共模电感,X2安规电容等元件。
 

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充电器输入端延时保险丝规格为5A 250V。
 

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蓝色压敏电阻来自STE松田电子,规格为10D511K,用于输入过压保护。
 

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共模电感采用绝缘线和漆包线并绕在绿色磁环上。
 
 

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安规X2电容来自WQC威庆,规格为0.33μF。
 

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第二级共模电感采用扁铜线绕制,中间涂胶固定。
 

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两颗整流桥来自PY平伟,型号为TBMR610,两颗采用半桥连接,并联使用均摊发热,降低温升。
 

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整流输出通过两颗薄膜电容和磁环电感组成的滤波电路为PFC电路供电,两颗薄膜电容均为0.47μF 450V。
 

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磁环滤波电感特写,缠绕铜带屏蔽,外套热缩管固定。
 

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PFC控制器采用NXP恩智浦TEA19162,用于将整流后的电压升压,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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PFC开关管来自GaN Systems,丝印GS6511-1L,实际型号为GS-065-011-1-L,是一颗耐压650V,瞬态耐压为850V的增强型氮化镓开关管,导阻为150mΩ,采用PDFN5*6封装,支持1MHz以上的超高开关频率。器件在设计时简化了驱动要求,栅极驱动电压为0-6V,瞬态耐压为-20至+10V,具有更强的可靠性。器件具备开尔文源极,可用于优化栅极驱动。

 

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GaN Systems GS-065-011-1-L 详细资料。

 

充电头网拆解了解到,加拿大氮化镓系统公司(GaN Systems)功率管此前已被苹果140W氮化镓充电器外星人240W氮化镓电源Sicgecs 65W 1A1C氮化镓超级闪充ON 65W 2C1A氮化镓快充插座PHILIPS飞利浦65W氮化镓快充摩天轮插座研吉65W 1A1C氮化镓快充等产品采用。同时为了缩短产品开发和上市所需时间,GaN Systems也提供65W QR充电器和100W双USB-C智能PD充电器完整方案供客户参考。


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PFC整流管来自平伟,型号ES5JGR,是一颗5A电流的超快恢复二极管。

 

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用于检测PFC开关管电流的取样电阻,采用2512封装,阻值为150mΩ,在上方还并联一颗1206封装的500mΩ电阻。
 

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PFC升压电感和LLC变压器焊接在同一块小板上,顶部标签上分别标注L2和T1。
 

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主板侧面焊接高压滤波电容,LLC谐振电感和谐振电容。
 

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两颗高压电容来自JSH万京源,规格为420V 39μF,两颗并联用于PFC输出滤波。
 

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主控芯片TEA19161T为LLC控制器,与TEA19162组成带PFC的半桥谐振开关电源,用于提高电源转换效率。TEA19161T是一颗全数字控制的高效率LLC控制器,内部集成高压启动,集成高压驱动器,内部集成软启动,最高工作频率达500kHz,可在全负载范围内提供搞转换效率,并具有极低的待机功耗。
 

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两颗LLC开关管来自SemiHow,型号为HCFL65R210,为耐压650V的超结NMOS,导阻为200mΩ,采用DFN8*8封装。
 

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LLC谐振电容规格为0.022μF,耐压630V。
 

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谐振电感特写,顶部贴有标签。
 

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变压器小板背面焊接二极管,用于辅助电源整流。
 

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用于为TEA19162和TEA19161T两颗控制器供电的滤波电容,规格为35V 47μF。
 

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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TMY1102M。
 
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,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
 

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用于输出电压反馈的1009光耦。
 

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两颗同步整流管来自恒泰柯,型号为HGN098N10AL,是一颗耐压100V的NMOS,导阻为8mΩ,采用DFN5*6封装。
 

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拆下主板上的插件元器件,次级侧焊接同步整流控制器,滤波固态电容,电感以及用于两个USB-C口的降压电感和滤波电容。
 

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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,支持4.5-38V输出电压,并适用于多模式反激同步整流应用,外围元件精简。
 

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两颗固态滤波电容来自JSH万京源,PZ系列充电器专用产品,规格为820μF 25V。
 

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输出滤波采用四颗1206封装的MLCC与固态电容并联滤波。
 

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输出滤波电感特写。
 

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滤波电感后面还有一颗滤波电容,规格为220μF 25V。
 

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焊接USB-A和USB-C母座的小板上还焊接了两颗协议芯片,降压开关管和滤波电容。右上角焊接热敏电阻,用于检测变压器温度,检测到过热时关闭输出,进行过热保护。右侧为两颗LED指示灯,用于电源和工作状态指示。
 

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小板背面焊接一颗降压电感,用于两个USB-A口5V输出。
 

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USB PD协议IC采用伟诠WT6636F,这是一颗通过USB-IF协会USB PD3.0(PPS)认证的协议芯片(TID号:1080018),另外通过了高通QC4+认证,认证号QC20200316138。
 
WT6636F支持USB PD3.0和PPS,内置可编程的恒压恒流控制,集成低侧电流采样放大器,支持线损补偿,支持多重保护功能,包括数据脚的过压保护,内部集成10bit ADC用于电压和电流检测,内置8051内核单片机,内置放电MOS管。
 

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两个USB-C口输出协议芯片均为伟诠WT6636F,两颗芯片相互通信,实现双口盲插100W输出以及输出功率智能分配功能。
 

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USB-C口输出采用拓尔微 TMI2286D同步降压转换器,用于降压输出。TMI2286D是一颗耐压30V的同步降压转换器,内置开关管,支持内部环路补偿,支持输出线损补偿,内部集成软启动和过热关断,支持100%占空比,采用SOP8封装。
 

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另一路输出同样采用TMI2286D降压输出。
 

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TMI2286D外接一颗MOS管用于减小输出压降,来自恒泰柯,型号为HTM200P03,是一颗耐压30V的PMOS,导阻为20mΩ,DFN3*3封装。
 

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另一路降压电感特写。
 

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输出滤波固态电容规格为220μF 25V。
 

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用于另外一路的两颗滤波电容,分别用于输入滤波和输出滤波,规格均为220μF 25V。
 

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VBUS开关管来自方舟微,丝印30N5P0S,实际型号为AKF30N5P0S,是一颗耐压30V的NMOS,导阻为4.2mΩ,采用PDFN3333封装。
 

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另一路USB-C口VBUS开关管为相同型号。
 

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用于两路USB-A口的降压控制器来自南芯,型号为SC8002,南芯SC8002支持36V输入电压,支持高精度输出限流,支持双通道独立限流。SC8002可用于车充,多口充电器,USB HUB等应用。
 

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南芯 SC8002 详细资料。
 
充电头网拆解了解到,南芯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。
 

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输入滤波电容规格为150μF 25V。
 

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两颗同步降压开关管焊接在两个USB-A口之间,来自华羿微,型号HY1503C1,是一颗耐压30V的NMOS,导阻为7.1mΩ,采用DFN3*3封装。
 

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降压磁环电感双线并绕,底部垫有绝缘板与PCB绝缘,打胶固定。
 

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两个USB-A口使用赛微CW3005F双路自动识别芯片,支持苹果2.4A协议。
 

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用于检测USB-A接口输出电流的取样电阻和LM321运放,放大检测到的电流信号送至协议芯片用于输出功率分配控制。
 

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用于另外一路输出电流检测的取样电阻和运放。
 

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用于USB-A口输出的滤波电容,规格为150μF 6.3V。
 

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另一个接口的滤波电容规格相同。
 

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检测变压器温度的热敏电阻特写,外套热缩管并缠绕高温胶带绝缘。
 

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USB-C1母座特写,垂直过孔焊接固定,黑色胶芯不露铜。
 

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USB-C2母座为相同的设计。
 

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USB-A母座过孔焊接固定,外壳缠绕高温胶带绝缘。
 

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另一个USB-A母座也是同样的设计。
 

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全部拆解完毕,来张全家福。
 

充电头网拆解总结

 
InfinityLab推出的这款100W四口充电器附带美标,欧标和英标插头,免去了购买插脚转换器的麻烦。充电器具备两个支持100W输出的USB-C接口和两个5V输出的USB-A插孔,满足笔记本,手机以及传统老式设备的充电需求。
 
充电头网通过拆解了解到,这款充电器采用PFC+LLC开关电源架构,使用TEA19162+TEA19161T+TEA1995全套NXP恩智浦电源解决方案。内部使用GaN Systems的GS-065-011-1-L 增强型氮化镓器件用于PFC升压,LLC开关管使用两颗SemiHow HCFL65R210 超结MOS管,搭配同步整流输出固定电压为降压电路供电。
 
降压电路中,USB-C口采用伟诠WT6636F协议芯片搭配拓尔微TMI2286D进行降压输出,两个USB-A口采用南芯SC8002同步降压控制器搭配华羿微MOS管,固定5V输出。充电器内部配有热敏电阻进行过热保护,高压电解电容和固态电容来自万京源,PCB双面均有麦拉片和铝片进行散热,内部结构紧凑,用料可靠。