拆解报告:威源新能30W氮化镓充电器

2023-08-04

30W氮化镓充电器具有小巧便携的优势,对苹果和安卓手机都有很好的兼容性,有着不错的使用体验。同时氮化镓的加持,使得体积相比20W的充电器差不多,搭配平面变压器,可以设计成饼干造型,更加便携。

 
威源新能推出了一款30W氮化镓充电器,自带折叠插脚,机身最厚处约为18.8mm,携带非常方便。同时支持20V输出电压和PPS快充,兼顾笔记本电脑和手机充电。充电头网下面就对这款充电器进行拆解,看看用料做工如何。
 

威源新能30W充电器外观

 

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充电器采用PC材质白色外壳,机身表面全部高光亮面处理,整体十分光滑。
 

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机身两端一厚一薄,侧面看去像一只反放的“鞋子”,造型极具辨识度。
 

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机身顶面印有AMMOD品牌,并设有LED灯圈。
 

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背面厚的一端外壳上印有充电器参数
型号:GPT-304-1C-ULF
输入:100-240V~50/60HZ 1A
输出:5V3A、9V3A、12V2.5A、15V2A、20V1.5A
充电器已经通过了FCC认证,以及VI级能效认证。
 

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充电器配备可折叠美规插脚,收放自如方便携带外出。
 

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薄的一端设有单USB-C接口,黑色胶芯不露铜。
 

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测得充电器机身长度为71.46mm。
 

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宽度为44.38mm。
 

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厚度为18.85mm。
 

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拿在手上的大小直观感受。
 

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充电器净重约为60g。
 

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接通电源指示灯亮紫光。
 

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使用ChargerLAB POWER-Z KT002测得USB-C口支持Apple2.4A、Samsung 5V2A、DCP协议,以及QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充协议。
 

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PDO报文显示C口还具备5V3A、9V3A、12V2.5A、15V2A、20V1.5A五组固定电压档位,以及3.3-11V3A、3.3-16V2A两组PPS电压档位。
 

威源新能30W充电器拆解

 
对这款充电器的大小、充电协议等有了基本了解后,下面继续对其进行详细拆解,看看做工如何。
 

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沿外壳接缝撬开充电器外壳,对应指示灯的外置打胶固定。
 

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折叠插脚焊接到PCBA模块上供电。
 

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拧下固定螺丝,焊下PCBA模块,正面大面积打胶,折叠插脚两侧的元件贴高温胶带绝缘,并涂胶填充及散热。
 

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清理掉白色胶水,横置的一颗电解电容缠绕胶带绝缘。
 

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使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为66.93mm。
 

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PCBA模块宽度约为38.93mm。
 

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PCBA模块最厚处约为13.72mm。
 

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PCBA模块正面一览,左上角为保险丝,输入共模电感,差模电感和NTC浪涌抑制电阻。在平面变压器上横置一颗电解电容,与右上角一颗电解电容用于高压滤波。平面变压器右侧是一颗固态电容,用于输出滤波,外套黄色胶套用于绝缘。左下角为协议芯片,右下角是同步整流芯片和整流管。
 

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PCBA模块背面焊接氮化镓合封芯片,整流桥,反馈光耦和VBUS开关管。PCB镂空放置平面变压器,降低厚度。通过观察发现,这款充电器内置合封氮化镓芯片,采用高频QR开关电源架构,协议芯片通过光耦控制接口输出电压,下面我们从输入端开始了解各器件的信息。
 

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充电器输入侧元件一览,元件卧置降低厚度。
 

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输入端延时保险丝规格为2A 250V。
 

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输入端共模电感采用绝缘线和漆包线绕制。
 

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差模电感外套热缩管绝缘。
 

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整流桥丝印R3M,贴片焊接。
 

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NTC热敏电阻用于抑制上电浪涌电流。
 

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高压滤波电容来自云睿,27μF400V,耐热105℃。
 

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另一颗滤波电容规格相同。
 

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开关电源主控芯片采用南芯半导体的SC3056,这是一颗氮化镓合封芯片,内置氮化镓功率器件和控制器。采用高频准谐振反激控制,具有全负载范围高能效和高可靠性,源自南芯半导体的SC305x GaN Combo系列。SC3056内部集成650V耐压的氮化镓开关管,可轻松驱驾30W~40W输出功率范围。
 
SC3056工作在QR和DCM模式下,谷底开通以提高效率;提供自适应的频率折返用于实现全负载范围内的高效率;无负载时,芯片以突发模式运行,降低待机功耗。转换器内置高压启动电路,可实现超低的待机功耗和超快的启动速度。
 

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SC3056内部集成软启动电路,以及用于超宽输出范围的分段式供电电路。在突发和故障模式下具有超低的工作电流,满足待机能效要求。最高工作频率为175KHz,大幅降低磁性器件的体积和成本。全功率范围具备抖频功能,用以改善EMI性能。
 
芯片内置过热保护,供电过压保护、供电欠压闭锁、逐周期电流限制、两级过流保护、输出过电压保护、输出短路保护和过载保护,提供完善全面的保护功能。
 
据充电头网了解,南芯半导体的快充方案广泛应用在充电器、无线充、车充、充电宝、储能电源等各个方面,并被立讯精密65W 1A1C氮化镓快充华为66W超级快充车充华为50W超级快充无线车充紫米20号200W PD快充移动电源小米20000mAh移动电源50W超级闪充版三星10000mAh 25W PD快充移动电源公牛600W户外移动电源安克PowerHouse II 400户外电源数十款产品采用,品质获得客户高度认可
 

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平面变压器磁芯上粘贴标签,标注是一款适用于35W氮化镓充电器的变压器。
 

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贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司,型号TMY1102M,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,特锐祥贴片Y电容除了被麦多多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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OR1009光耦用于输出电压反馈调节。
 

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同步整流控制器采用南芯半导体SC3503,这是一颗自适应开通检测和快速关断同步整流控制器,无需辅助线圈供电,输出电压最低可低至0V,专利的自适应开通检测电路避免同步整流管误开通,兼容多种MOS,具有超低的静态电流,支持多种工作模式,支持高侧和低侧同步整流,外围元件非常精简。采用SOT23封装,适用于宽范围反激适配器应用。
 

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南芯SC3503资料信息。
 
充电头网拆解了解到,该芯片已经被绿联65W智充魔盒2C2A氮化镓快充插座TEGIC迷你30W氮化镓快充绿联迷你30W氮化镓快充征拓65W 2C1A氮化镓充电器威源新能30W 1A1C氮化镓快充意象65W氮化镓充电器努比亚30W氮化镓快充等产品采用。
 

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同步整流管来自平伟,丝印D60N10ESL,采用DFN5*6封装。
 

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输出滤波固态电容规格为680μF 25V。
 

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与固态电容并联的MLCC电容。
 

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协议芯片采用南芯SC2151A,该芯片已经获得USB-IF PD3.0认证,TID:4869。其采用16-pin QFN 4*4mm封装,是一颗支持PD和DP/DM快充协议的控制器,内部集成反馈环路,支持最新的Type-C和PD3.0标准,同时还支持使用DP/DM接口的专有快充协议,适用于各类适配器应用。
 
南芯SC2151A内部集成了32位高性能MCU内核,集成24kB单次编程存储器和2kB RAM。该控制器针对各类快充协议集成了USB PD物理层、Type-C检测、DP/DM快充协议物理层,VCONN供电。
 

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此外,针对快充适配器方案内置了输出放电路径、内置可编程反馈补偿、电压电流检测、10bit高性能ADC、两个10bit DAC、NMOS通路管驱动、I2C通信接口以及丰富的保护电路,为适配器等应用提供了简单高效的协议控制器解决方案。
 
充电头网拆解了解到,南芯SC2151A协议IC还被安克30W迷你氮化镓快充(英雄联盟版)绿联30W氮化镓快充PANFORE 65W氮化镓快充古石科技迷你30W氮化镓充电器努比亚30W氮化镓快充等产品采用。
 

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VBUS开关管来自谷峰,型号G30N03D3,是一颗耐压30V的NMOS,导阻7mΩ,采用DFN3*3封装。
 

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白色LED电源指示灯特写。
 

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USB-C母座采用过孔焊接固定,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

 
威源新能推出的30W超薄氮化镓充电器采用白色外壳,自带折叠插脚,非常便于携带。充电器外壳设有白色指示灯,可随亮度变化指示充电器的输出状态,了解设备的充电情况。USB-C口支持20V输出,可为笔记本充电,同时具备PPS快充,满足安卓和苹果手机快充需求。
 
充电头网通过拆解了解到,这款充电器采用单张PCB设计,元器件穿插布局,降低整体厚度。内置平面变压器,配合PCB镂空,进一步降低厚度。采用了业内知名厂商南芯半导体的SC3056+SC3503+SC2151A全套氮化镓快充方案,应用案例非常多,可见是得到了市场的充分验证,整体用料与做工扎实可靠。