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拆解報告:立訊精密65W 1A1C氮化鎵快充充電器

2021-07-12

近日充電頭網拿到了立訊精密一款65W氮化鎵快充充電器LPS-65AB DC,充電器配備1A1C萬金油接口,支持45W+18W雙口快充,滿足筆電手機同時快充需求。最關鍵的是,作為一款氮化鎵快充,其采用的全新型號的國產氮化鎵功率器件,該芯片來自深圳市元拓高科半導體有限公司。下面我們就對這款充電器進行詳細拆解,看看產品的具體設計。

 

值得一提的是,深圳市元拓高科半導體有限公司是2019年4月由資深功率器件研發人員發起,集合了十數名國內外半導體行業精英聯合創辦的第三代半導體功率器件的高科技企業。公司的產品主要是650V氮化鎵功率器件,產品設計及性能均達到國際先進水平。攻克了氮化鎵外延加工,封測制程等一系列技術難題。元拓高科致力于打造中國功率半導體國內國際雙一流品牌,為中國半導體產業騰飛做出貢獻。

 

一、立訊精密65W氮化鎵快充外觀

 

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立訊精密這款65W氮化鎵快充采用PC阻燃材質白色外殼,腰身啞光頂面亮面,整體設計非常簡潔。

 

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充電器配備可折疊插腳,攜帶方便且不會刮傷包里其它設備。

 

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輸入端外殼上印有充電器參數

型號:LPS-65AB DC

輸入:100-240V~50/60HZ 1.8A

單口輸出:

USB-C:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A

USB-A:5V3A、9V2A、12V1.5A

雙口輸出:

USB-C:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V2.25A

USB-A:5V3A、9V2A、12V1.5A

制造商為立訊精密,產品已經通過了VI級能效認證。

 

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輸出端配備1A1C接口,均為黑色膠芯,兩個接口間設有LED指示燈。

 

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實測充電器機身長度為53.1mm。

 

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寬度為53.24mm。

 

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厚度為27.95mm。通過三維可以算得充電器體積約為79.02cm3,功率密度為0.82W/cm3。

 

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和蘋果61W充電器直觀對比,體積優勢明顯。

 

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拿在手上的直觀感受。

 

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凈重約為111g。

 

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接通電源,指示燈亮藍光。

 

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使用ChargerLAB POWER-Z KT002檢測USB-A口支持Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP協議,以及QC2.0/3.0、AFC、FCP快充協議。

 

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另外測得C口支持Samsung 5V2A、DCP、PD3.0協議。

 

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此外C口還具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔位。

 

二、立訊精密65W氮化鎵快充拆解

 

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將輸入端外殼拆開,插腳使用黑色塑料板封裝固定。

 

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PCBA模塊覆蓋純銅散熱片幫助散熱,低壓側粘貼絕緣膠帶,此外散熱片和模塊間還有隔離板隔離。

 

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測得模塊長度為48.73mm。

 

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寬度為49.78mm。

 

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厚度為24.38mm。

 

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充電器主板上還有三塊小板,分別焊接電容、USB母座等器件,變壓器等打膠加固。

 

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主板背面,右上角是整流橋、開關電源主控芯片和氮化鎵功率芯片,可以看到元拓高科氮化鎵功率器件外圍電路非常的精簡,這也是該器件的優勢之一。

 

通過對充電器觀察發現,立訊精密這款65W 1A1C氮化鎵充電器采用高頻QR開關電源寬范圍輸出,USB-C口由協議芯片控制輸出電壓,USB-A口進行同步整流后二次升降壓輸出,輸出電壓也由協議芯片控制。下面我們從輸入端開始深入了解整個電路設計情況。

 

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輸入端一覽,左側有保險絲、安規電源以及共模電感,右側有兩顆高壓濾波電解電容。

 

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延時保險絲規格為3.15A 250V。

 

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安規X電容來自松田電子。

 

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共模電感雙線繞制,用于濾除EMI干擾。

 

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WRLSB80M整流橋來自沃爾德實業。

 

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側面中間焊接一塊小板,右端是變壓器。

 

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小板上有工字電感和兩顆濾波電容。

 

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四顆高壓濾波電解電容中,三顆是輝城Ltec品牌,規格都是400V 27μF。

 

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一顆來自Acon中元,規格為400V 27μF。

 

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工字電感外套熱縮管保護。

 

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開關電源主控芯片采用ON安森美NCP1342,這是一顆高頻準諧振反激初級PWM控制器,內置主動X2電容放電和多重完善的保護功能,具有超低的待機功耗。芯片左下角是一顆熱敏電阻,用于充電器過熱保護。


 

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氮化鎵功率芯片采用深圳市元拓高科半導體有限公司的YT65N15A,這是這款充電器的核心器件,耐壓650V,導阻200mΩ。


YT65N15A內部封裝D MODE耗盡型氮化鎵開關管和低壓硅MOS,因此外圍非常簡單,可以直接使用傳統硅器件的驅動芯片,對產品的設計以及快速上市很有幫助;其次采用DFN封裝,加工方便;最后器件具有很高的轉化效率,溫升低。

 

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元拓高科YT65N15A資料信息。

 

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變壓器特寫。

 

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1004光耦,用于初級次級通信,反饋調節輸出電壓。

 

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兩顆貼片Y電容來自四川特銳祥科技股份有限公司,具有體積小、重量輕等特色,非常適合應用于氮化鎵快充這類高密度電源產品中。

 

特銳祥專注于被動元器件的研發、生產及銷售,注冊資本1億元。旗下有自主電容品牌兩類:SMD TRX及DIP TY電容器,TRX將致力于陶瓷材料的研究,以拓展更多品類的應用,為客戶提供更多的解決方案。

 

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充電頭網了解到,特銳祥貼片Y電容除了被麥多多100W氮化鎵、OPPO 65W超級閃充氮化鎵充電器、聯想90W氮化鎵快充、努比亞65W氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化硅PD快充充電器等數十款大功率充電器使用外,也可應用于海陸通、第一衛、貝爾金等品牌20W迷你快充上,性能獲得客戶一致認可。

 

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主板正面還有一顆藍色Y電容。

 

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絲印IBHJM次級同步整流控制器,實際型號為MP6908A,來自MPS芯源半導體,最高工作頻率600KHz,支持DCM/CCM/QR準諧振工作模式,內置振鈴檢測防止DCM和QR運行下誤開通,支持邏輯電壓和標準電壓同步整流管。


 

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同步整流管來自英飛凌,型號BSC0805LS,耐壓100V,導阻7mΩ,邏輯電平驅動,采用PG-TDSON-8封裝。為英飛凌專為USB PD以及開關電源應用推出的產品系列,交貨時間短。


 

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輸出端一覽,USB-C母座焊接在小板上,A口母座焊接在主板上,最右側還有A口母座的同步整流二次升降壓小板,另外兩個母座間有輸出濾波固態電容。

 

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兩顆輸出濾波固態電容規格都是25V 560μF。

 

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第三顆規格為25V 470μF。

 

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USB-C母座所在小板正面設有協議芯片和輸出VBUS開關管。

 

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另一面一覽。

 

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協議IC采用偉詮WT6633P,支持USB PD3.0,支持高通QC4,QC4+和QC5。通過USB-IF認證,TID1070018。同時WT6633P還通過了高通QC5認證,認證號4789627043-2,高通QC4+認證,認證號4788566324-2。

 

WT6633P內置8051內核,內置恒壓恒流控制,片內集成輸出電流傳感,支持線損補償,內置完善的保護功能。R005是輸出電流檢測電阻,用于輸出電流檢測和過電流保護功能。左下角還有一顆熱敏電阻,用于次級側的充電器過熱保護。

 

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輸出VBUS開關管采用新功率NCEP4065Q,耐壓40V,DFN3.3x3.3封裝。


 

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USB-C母座特寫,黑色膠芯不露銅,過孔焊接。

 

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另一塊小板上設有升降壓轉換器、MOS管以及協議芯片。

 

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另一面設有升降壓電感,8.2μH,大封裝降低溫升。

 

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A口同步升降壓控制器采用南芯SC8701。這是一個同步4開關降壓升壓控制器,它可以有效地輸出電壓,無論是高、低或等于輸入電壓。同時也支持非常寬的輸入和輸出電壓范圍,它可以支持2.7V到36V的輸入范圍和2V到36V的輸出范圍。驅動器電壓設置為10V,以充分利用外部mosfet實現最高效率。通過使用升降壓電路支持USB-A口快充。

 

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南芯SC8701資料信息。

 

充電頭網拆解了解到,南芯升降壓芯片可廣泛應用在充電器、無線充、移動電源、車充等產品上,并被小米80W帆船風冷無線充、華為50W超級快充無線車充、安克PowerHouse II 400戶外電源、羽博300W便攜式儲能電源、紫米20號200W PD快充移動電源、征拓100W雙向快充移動電源SuperTank Pro、三星10000mAh 25W PD快充移動電源、小米20000mAh移動電源 50W超級閃充版等數十款產品采用。

 

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外掛兩顆雙NMOS管實現同步整流升降壓輸出,江蘇長晶CJBD3020,耐壓30V,導阻典型值為10mΩ,采用DFN3.3*3.3封裝。


 

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協議芯片采用天德鈺FP6601Q,支持高通QC3.0/2.0與華為FCP,通過監控USB D+/D-上的電壓數據自動調整供電設備上的輸出電壓,互相握手識別后設備提升充電功率縮短充電時間。在本身就支持QC3.0、QC2.0和FCP的情況下,還能自動識別APPLE、三星、BC1.2協議,通過控制南芯SC8701反饋引腳進行輸出電壓調節。

 

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天德鈺FP6601Q詳細規格資料。

 

據充電頭網了解,天德鈺FP6601Q快充協議芯片此前已被意象65W氮化鎵充電器、紫米18W QC3.0快充充電器、紫米65W USB PD三口快充充電器、DHL USB PD雙口充電器等產品采用。此外,FP6601Q還可用于車充、移動電源領域,并被數十款電源配件采用。

 

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USB-A母座貼有防塵布。

 

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全部拆解完畢,來張全家福。

 

充電頭網拆解總結

 

立訊精密這款氮化鎵快充采用PC材質白色外殼,整體風格非常簡潔,作為知名大廠,肯定是為了方便客戶進行外觀上的差異化定制。產品配備1A1C接口,可以適配新老設備,同時兼容QC2.0/3.0、AFC、FCP、PD快充協議,C口具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組齊全電壓檔位,可以很好滿足手機、筆記本同時快充。

 

充電頭網通過拆解了解到,PCBA模塊在布局上采用了多塊小板,優化了充電器內部空間的利用。充電器采用了安森美NCP1342搭配元拓高科氮化鎵功率芯片YT65N15A,以及MPS MP6908A搭配英飛凌同步整流管組成的高頻QR開關電源方案。協議芯片采用偉詮WT6633P和天德鈺FP6601Q,配合南芯SC8701升降壓控制器和江蘇長晶開關管,整體用料可靠。


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