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    首款高通QC5認證100W氮化鎵快充拆解!

    2021-05-26

    QC、PD快充是現今最為普及的快充標準,廣泛應用在手機、平板、筆電等設備上。而隨著時間推移,這兩大快充標準也在不斷發展,其中去年7月27日高通發布了新一代Qualcomm Quick Charge 5快速充電協議,也就是最新的QC5,最高充電功率達100W+,相比QC4效率足足高出70%,充電速度提升4倍,并且發熱溫升降低10度。

     

    作為新一代快充協議,各大快充芯片、快充成品、手機設備都爭相想要通過其認證。其中在快充成品方面,知名品牌Baseus倍思便率先推出了全球首款QC5 100W快充氮化鎵充電器,同時充電器也向下兼容QC2.0、QC3.0等快充協議。下面充電頭網就對這款QC5快充新品進行詳細拆解,一起來看看其設計用料如何。


    此前充電頭網還陸續拆解了倍思120W 2C1A氮化鎵快充充電器、倍思100W 2A2C氮化鎵快充充電器、倍思65W 2C氮化鎵快充充電器GaN2 Lite、倍思65W 2C1A 氮化鎵快充充電器、倍思45W 1A1C氮化鎵充電器、倍思雙USB-C口45W快充氮化鎵充電器等多款氮化鎵快充產品,大家可以點擊藍色字體進行查閱。

     

    一、倍思QC5 100W充電器外觀


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    包裝盒正面中心印有充電器外觀圖,上方印有倍思品牌和QC5標識,下方印有充電器名稱和GaN標識。 


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    背面印有充電器使用場景圖和參數信息。


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    包裝內含充電器、CC數據線、使用說明書和卡通卡片。


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    線纜使用魔術扎帶捆扎整理。


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    整根線纜長約1.6米。


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    使用ChargerLAB POWER-Z KM001C測得線纜帶有E-Marker芯片,電力傳輸能力為20V5A,數據傳輸能力為USB 2.0。


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    倍思這款100W氮化鎵充電器采用PC阻燃材質黑色外殼,腰身表面主要啞光處理,上下端棱邊為光滑弧面過渡。


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    輸入端為切面,腰身靠近輸入端區域亮面處理,輸出端小一圈設計。機身上印有100W字樣,特殊字體沿用倍思家族ID設計。 


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    右上角設有LED指示燈。 


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    輸入端配備可折疊國標插腳,方便攜帶。

     

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    輸入端外殼上標注有充電器參數信息

    品名:GaN2氮化鎵快充充電器

    型號:CCGAN100CC

    輸入:100-240V~,50/60Hz,2.5A

    輸出:5V/12V3A,9V/15V/20V5A

    深圳市時商創展科技有限公司

    產品已取得3C認證。


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    輸出端配有一個USB-C接口,此外印有Baseus品牌和QC5快充標識。 


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    輸出頂面內凹設計,USB-C口橘紅色膠芯不露銅。


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    使用游標卡尺實測充電器機身長度為67.33mm。


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    寬度為55.03mm。 


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    厚度為30.46mm。通過三維可以算得充電器體積為112.86cm3,功率密度約為0.89W/cm3。


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    和蘋果96W充電器直觀對比,整體還要小很多。


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    拿在手上的直觀感受。


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    凈重約為174g。


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    接通電源,LED指示燈亮淡藍色光。


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    使用ChargerLAB POWER-Z KT002檢測USB-C口的輸出協議,顯示支持Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP協議,以及QC2.0/3.0、PD3.0、PPS快充協議。


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    此外PDO報文顯示C口還具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五組固定電壓檔位,以及3.3-20V5A一組PPS電壓檔位。

     

    二、倍思QC5 100W充電器拆解 


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    將輸入端外殼拆開,插腳和PCB板通過AC導線連接通電。


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    PCBA模塊包裹黑化純銅散熱片,散熱片采用卡扣固定。


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    PCB板背面還貼有導熱墊,模塊和散熱片間有塑料板隔離絕緣。

     

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    使用游標卡尺實測PCB板長度為62.17mm。


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    寬度為47.75mm。


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    模塊厚度約為21.15mm。


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    PCB板正面元器件打膠加固和導熱,清理干凈發現,輸入輸出端均設有小板,中間四顆高壓濾波電解電容一字排開布局。


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    PCB板背面一覽,上端是同步整流管和光耦,中間是PFC升壓控制器、升壓開關管、PWM控制器和高壓開關管,最下端是一顆整流橋。

     

    經過對充電器觀察發現,倍思這款100W氮化鎵充電器內部采用APFC升壓后為反激開關電源供電,開關電源寬范圍輸出,協議芯片控制輸出電壓的設計架構。下面我們就從輸入端開始一一了解各元器件的信息。

     

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    輸入端一覽,左側垂直焊接小板,右側主板上設有兩顆薄膜電容和濾波電感。


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    將小板拆下,上面設有保險絲、兩級共模電感和X電容。


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    小板背面一覽。


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    延時保險絲規格為3.15A 250V。


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    共模電感雙線繞制,用于濾除EMI干擾。


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    另一顆共模電感特寫。


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    安規X電容容量0.68μF。


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    WRLSB80M整流橋來自沃爾德。


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    兩顆CBB薄膜電容474J耐壓450V。


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    濾波電感特寫。


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    這一側設有PFC升壓電感,高壓濾波電解電容和輸出端小板間留有隔離空間。


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    另一側左端設有變壓器,中間的電解電容外套絕緣管。


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    PFC升壓控制器,安森美NCP1622BEC,具有創新的谷同步頻率折返,可最大限度的提高效率。


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    安森美 NCP1622BEC 詳細資料。

     

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    PFC升壓開關管采用納微NV6125氮化鎵功率芯片,內置驅動器,無需外置驅動器,175mΩ導阻,耐壓650V,支持2MHz開關頻率,采用散熱增強的QFN6*8mm封裝,適用于升壓,降壓,半橋,全橋開關電源等諸多應用場合。


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    納微NV6125資料信息。


    充電頭網了解到,采用該芯片的還有OPPO新款65W超級閃充氮化鎵充電器、聯想thinkplus 65W氮化鎵口紅電源Pro、聯想90W閃充雙口氮化鎵充電器、thinkplus65W氮化鎵快充、鴻達順65W 2C1A氮化鎵快充等多款產品。此外納微其它型號氮化鎵功率芯片還被雷柏65W GaN快充、小米GaN充電器Type-C 65W、OPPO 50W餅干氮化鎵快充、貝爾金68W雙C口GaN充電器等數十款產品采用。


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    三顆并聯的330mΩ電阻,用于PFC電流檢測。


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    PFC升壓電感特寫。


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    四顆高壓濾波電解電容采用深圳市昱光電子y.u.g品牌,規格都是450V 22μF。


    充電頭網拆解了解到,昱光電子y.u.g品牌電容還被羽博65W 1A1C氮化鎵充電器、倍思20W超級硅充電器、麥多多47W 1A1C迷你氮化鎵充電器、億色迷你20W PD快充、海陸通20W PD快充等產品采用。


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    主控芯片供電電容特寫,規格為100V 10μF。


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    開關電源主控芯片為ON安森美NCP1342,這是一顆高頻初級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。


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    充電頭網通過拆解了解到,采用安森美NCP1342主控芯片的還有mophie 65W 1A1C氮化鎵快充、品勝65W 2C1A氮化鎵快充、即刻65W 2C1A氮化鎵快充、紅魔手機120W氮化鎵快充、閃極90W 2C1A氮化鎵快充、LG 65W氮化鎵充電器、小米120W超級快充、iQOO 120W閃充充電器等。


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    高壓開關MOS管采用東微OSG65R200J,耐壓700V,導阻200mΩ,PDFN8x8封裝。

     

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    東微OSG65R200J資料信息。


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    變壓器特寫。


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    主板另一端還設有兩顆固態電容。


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    拆掉電容和小板,主板該區域還設有兩顆貼片Y電容以及同步整流控制器。


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    主板背面對應區域設有兩顆光耦和兩顆同步整流管。


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    兩顆OR-1009光耦,橫跨在初級和次級之間,分別用于初級次級通信,反饋調節輸出電壓和保護控制功能。


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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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    次級同步整流控制器來自茂睿芯,型號MK91808。茂睿芯MK9180X系列是緊湊的適用于反激拓撲的同步整流控制器,兼容于CCM、DCM以及QR 工作模式;使用自主知識產權的自供電技術為VCC供電,可以直接置于正端應用而無需輔助繞組。

     

    同時,茂睿芯MK9180X的10nS的關斷延時以及高達4A的下拉電流幫助系統可靠工作于CCM模式。通過擁有自主知識產權的開通及關斷機制,該芯片可以最大化外驅MOSFET的導通時間以獲得盡可能高的效率,并且自主檢測DCM振鈴,防止誤開通。此外,MK9180X的GATE鉗位機制也在起機前和起機過程中保護MOSFET不會誤開通。


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    茂睿芯MK9180X詳細規格資料。


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    同步整流管來自恒泰柯,絲印GN093N12SL。


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    兩顆輸出濾波固態電容特寫,規格為25V 560μF。


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    LED指示燈特寫。


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    輸出端小板正面設有協議芯片、輸出VBUS開關管和熱敏電阻。


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    小板背面沒有設元器件。


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    熱敏電阻特寫。


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    協議芯片采用英集芯IP2726S,該芯片拿到了高通全球首張QC5認證證書,證書編號:QC20200812181。IP2726S為最新的快充技術而設計,最高支持到100W+,同時具有極高的可靠性,可以在極為嚴苛的高溫環境下穩定工作,為高功率密度電源設計提供助力。


    IP2726S是一顆集成多種協議、用于USB輸出端口的快充IC,支持Type-C DFP、PD2.0/3.0、PPS、QC5、QC4/4+、QC2.0/3.0、FCP、AFC、SCP、MTK PE+、Apple2.4A、BC1.2以及三星2A等協議。具有高集成度和豐富的功能,在應用時僅需極少的外圍器件,有效減小整體方案的尺寸,降低BOM成本。

     

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    充電頭網了解到,作為快充協議芯片中的明星產品,英集芯IP2726系列此前已被羽博65W 1A1C氮化鎵快充、RAVPOWER 90W雙USB-C口PD快充充電器、聯想thinkplus 65W氮化鎵口紅電源Pro、REMAX迷你30W氮化鎵快充、Aohi迷你30W氮化鎵快充、雷柏20W 1A1C快充等數十款產品采用過,此外,英集芯的其它系列快充芯片也獲得小米、OPPO、三星等客戶的高度認可。


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    輸出VBUS開關管采用真茂佳ZM027N03N,耐壓30V,導阻2.7mΩ,DFN5x6封裝。


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    真茂佳ZM027N03N資料信息。


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    USB-C母座特寫,過孔焊接,橙色膠芯不露銅。


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    全部拆解完畢,來張全家福。

     

    充電頭網拆解總結

     

    作為倍思又一款100W級氮化鎵快充,外觀上延續了倍思此前的100W多口充外觀ID設計,機身上也印有100W特殊字體,此外充電器采用可折疊插腳設計,保證了便攜性。產品配備單USB-C接口,支持高通最新QC5快充,還支持QC2.0/3.0、PD3.0、PPS快充協議,具備5/9/12/15V3A、20V5A、3.3-20V5A電壓檔位,充分滿足手機、筆電等各類設備快充需求。

     

    充電頭網通過拆解了解到,PCBA模塊上的元器件規劃布局整齊有序,打膠,配備散熱片等常規設計也沒有少。此外作為一款大功率充電器,PFC升壓電路也是不可少的,升壓開關管采用納微NV6125氮化鎵功率芯片。

     

    開關電源部分,采用安森美NCP1342搭配東微高壓MOS管,以及茂睿芯MK91808搭配恒泰柯同步整流管組成,輸出寬范圍電壓。采用英集芯IP2726S QC5認證高性能協議IC控制輸出電壓。產品整體用料做工扎實。


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