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    沖擊功率密度極限,AOHi 100W雙USB-C口氮化鎵快充拆解

    2021-11-16

    作為上市公司奧??萍计煜碌淖杂衅放?,AOHi為消費類快充電源市場注入了很多經典的電源產品,比如Magcube 30W氮化鎵迷你充、Magcube 20W迷你充、Magcube 65W氮化鎵迷你充、磁吸無線充電寶等。

     

    同時,為了應對大功率、多接口的快充場景,AOHi也推出了Magcube家族性能最為強悍的100W雙USB-C口氮化鎵充電器,為用戶提供小巧便攜、多接口,且性能更強的快充選擇。

     

    AOHi這款100W雙USB-C接口氮化鎵快充基于進口電源芯片開發,應用了市面上較為少見的高效率電源架構,功率密度達到了0.87W/cm3,并實現單口盲插輸出100W,雙口同時輸出功率智能分配。


    在用戶體驗方面,這款產品還增加的快充狀態指示燈,以便用戶根據顏色判定設備的充電進程。下面就分享這款產品詳細拆解。

     

    一、AOHi Magcube 100W氮化鎵充電器外觀

     

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    AOHi 100W氮化鎵充電器采用了黃白配色的外包裝盒,正面印著產品外觀圖片,產品名Magcube PD 100W。

     

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    包裝盒的背面為產品的賣點以及詳細的參數信息。

     

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    充電器采用的是純黑色殼體,邊角處均為圓角過渡。正面居中印有AOHi的品牌logo。輸出端采用精密立體微雕鉆石紋設計,配備兩個USB-C充電接口,同時還在頂部這有一顆LED狀態指示燈。

     

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    輸出端的兩個USB-C接口采用黃色膠芯,頂部的LED指示燈可以顯示三種顏色,分別為黃(快充)、藍(正常充)、綠(微電流),對應目前設備的充電狀態。

     

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    充電器外形外形方正,同時配備了可折疊插腳,易于收納,背面印有100W和GaN字樣。

     

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    插腳側為詳細的產品參數,型號為AOC-C005,輸入支持100-24V~ 50/60Hz 3A,輸出支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、3.3-21V 5A,最大輸出功率為100W,雙口輸出總共同樣為100W。產品已經通過了CCC認證,由深圳市奧達電源科技有限公司制造。

     

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    體積方面,對比蘋果原裝96W充電器,AOHi Magcube 100W雙口氮化鎵充電器更加小巧便攜。

     

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    尺寸反面,充電器的長度約為59.84mm。

     

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    寬度約為60.86mm。

     

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    厚度約為31.38mm,通過計算可得其功率密度為0.87W/cm3,這個功率密度在百瓦多口充電器中應該是數一數二的。

     

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    重量方面為223g。

     

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    在單口輸出時,使用ChargerLAB POWER-Z KT002檢測USB-C1口的輸出協議,顯示支持Apple2.4A、Samsung 5V/2A、DCP協議,以及QC2.0、QC3.0、QC4+、PD3.0 PPS等快充協議。

     

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    PDO報文顯示,USB-C1接口輸出支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五組固定電壓檔位,以及一組PPS電壓檔位3.3-21V 5A。

     

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    USB-C2接口在單口輸出時,支持的協議與USB-C1接口一致。

     

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    PDO報文也與USB-C1接口保持一致。也就是說兩個C口的性能完全一致,支持盲插。

     

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    在雙口同時連接設備時,測得其中一個USB-C接口的最大輸出功率為65W,另一個USB-C接口的最大輸出功率為30W,可以滿足一臺輕薄型筆電產品以及一臺手機戶或者平板同時快充。

     

    二、AOHi Magcube 100W氮化鎵充電器拆解

     

    據悉,AOHi Magcube 100W氮化鎵充電器之所以能夠做這么小,除了氮化鎵之外還應用了一種高性能的電源架構,并且內部采用了雙變壓器設計。

     

    不過對于充電器而言,變壓器往往是比較占空間的元器件,AOHi這款充電器是如何在內置兩個變壓器的情況下保持小巧的體積?兩個變壓器又是如何相互配合,實現聯動輸出的呢?下面通過拆解為大家一一揭曉。

     

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    切割打開充電器外殼,內部充斥了大量的導熱膠。

     

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    內部的PCB電源模塊兩側分別貼有一塊金屬散熱片,同時通過注膠保證撒熱片與外殼接觸,實現熱量的均勻擴散。

     

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    電源模塊上的金屬散熱片與PCB板之間設有絕緣板隔離。

     

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    PCB板長度約為53.88mm。

     

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    寬度約為53.06mm。

     

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    厚度約為26.93mm。

     

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    將覆蓋在PCB板上的金屬散熱片拆除,可見正面元器件之間已經被導熱膠灌滿。

     

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    整個電源模塊基于一款PCB主板設計,同時為了元器件布局方便,還是使用了三塊小PCB板,這個PCB板正面的元器件布局十分緊湊。

     

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    輸出端是一塊協議小板,上面固定了兩個USB-C輸出接口。

     

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    整個電源PCB板正面布局可分為三部分,左側為PFC升壓電感、中間設有四顆高壓濾波電解電容、右側是兩個變壓器。

     

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    背面主要是設有PFC控制器、整流橋、兩顆電源芯片、MOS等器件。

     

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    輸入端為EMI濾波電路。

     

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    輸入端采用兩塊PCB板設置濾波器件。

     

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    輸出端PCB板上設有兩顆協議芯片以及四顆MOS管。

     

    通過充電頭網觀察分析發現,這款充電器采用輸入端APFC電路升壓,并由兩路開關電源寬范圍輸出,協議控制輸出電壓的架構,兩路AC-DC電源為相互獨立。當單口輸出時,兩路AC-DC由協議芯片合并為一路,支持100W功率;雙口同時輸出時,兩個接口的功率自動分配。下面就為大家介紹各元器件的具體用料。

     

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    拆下輸入端的小板,上面設有保險絲、兩個共模電感以及安規X2 電容。

     

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    背面無芯片。

     

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    延時保險絲規格為250V 3.15A。

     

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    安規X2電容來自SET。

     

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    來自揚杰科技的整流橋,PCB板正反兩個面各有一顆,均攤發熱,用于將高壓交流電變成高壓直流電。

     

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    正面的整流橋特寫。

     

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    另外一款小PCB板上市兩顆薄膜電容,中間夾了一顆濾波電感。

     

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    PCB板背面無元器件。

     

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    SET共模電感,兩顆同規格。

     

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    來自恩智浦的PFC升壓控制器。

     

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    PFC升壓開關管,來自安森美。

     

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    PFC升壓電感,ATQ23-220μH。

     

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    二極管,用于PFC升壓后整流。

     

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    兩顆高壓濾波電解電容來自AHiSHi艾華,規格均為420V 27μF。

     

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    另外兩顆高壓濾波電解電容同樣來自AiSHi艾華,規格為420V 18μF。

     

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    另有兩顆TEPAO的小電容,用于PWM主控芯片供電。

     

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    來自PI的控芯片INN3379C,采用PowiGaN技術,內置PWM控制器、氮化鎵功率器件、同步整流控制器等,集成度非常高,并且采用數字總線控制調壓。寬電壓范圍條件下,密閉外殼內可以輸出65W功率。

     

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    同步整流MOS管采用AOS萬代的AONS62922,NMOS,耐壓120V。

     

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    另外一顆主控芯片同樣為PI的INN3379C,同步整流MOS也采用的是萬代AONS62922。

     

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    兩顆同規格的變壓器。

     

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    兩顆同規格的綠寶石電容,分別用于一路輸出濾波,規格均為25V 1000μF。

     

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    置于初級和次級之間的貼片Y電容和光耦。其中貼片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,采用特銳祥貼片Y電容的產品還有努比亞65W氮化鎵充電器、努比亞1A1C 45W氘鋒氮化鎵快速充電器、倍思120W氮化鎵+碳化硅PD快充充電器、倍思45W雙USB-C口氮化鎵快充、飛頻65W USB PD氮化鎵充電器、羅馬仕65W USB PD氮化鎵充電器、鴻達順65W 2C1A氮化鎵快充充電器等多款產品,性能獲得客戶一認可。

     

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    將負責寫控制得小板拆下,除了芯片、MOS之外,還有一顆LED指示燈。

     

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    PCB板背面沒有器件。

     

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    其中一顆協議芯片來自英集芯,型號IP2726。這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、PD3.0、PPS、QC4+、QC3.0、QC2.0、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,在應用時金屬極少的外圍器件,有效減小整體方案的尺寸,降低BOM成本。

     

    充電頭網拆解發現,這款充電器采用了一種全新的架構來實現100W快充。不同于常見的一組主電路加上DC-DC線路,此設計內置了兩套完全一樣的快充電路,AC-DC部分由兩顆PI主控芯片實現并聯兩路轉換,輸出則采用兩顆英集芯IP2726協議芯片實現兩路電源并聯單口輸出100W,雙口輸出可實現65W+30W智能調節控制。這種全新的架構實現了無需DC-DC二級轉換,而達到雙口盲插100W的大功率設計。

     

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    充電頭網了解到,英集芯IP2726此前已被RAVPOWER 90W雙USB-C口PD快充充電器、斯泰克100W雙USB-C口氮化鎵充電器、Aukey 100W氮化鎵快充、Aohi Magcube 65W PD快充氮化鎵充電器、綠聯100W四口桌面充、聯想YOGA 65W雙C口氮化鎵充電器等產品采用。此外,英集芯的其它系列快充芯片也獲得小米、華為、三星等客戶的高度認可。

     

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    另外一路的協議芯片同樣采用英集芯IP2726。

     

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    兩顆來自威兆半導體的MOS管,型號VS3610AE,NMOS,耐壓30V,用于兩路輸出的切換。

     

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    充電頭網了解到,采用威兆VS3610AE的產品還有BULL公牛65W 2A1C快充插線板、mophie 20W PD快充充電器、貝爾金25W PD快充充電器、努比亞小黃人65W雙口氮化鎵快充、Aohi Magcube 65W PD快充氮化鎵充電器、小米11 Pro/Ultra標配67W快充充電器等,性能獲得客戶高度認可。

     

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    USB-C1接口的輸出VBUS開關管同樣采用威兆半導體的VS3610AE。

     

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    另外一個接口的輸出VBUS開關管也是威兆VS3610AE。

     

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    兩個輸出接口特寫。

     

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    充電器全部拆解完畢。

     

    充電頭網拆解總結

     

    AOHi Magcube 100W氮化鎵充電器在外觀方面,延續了Magcube家族的風格,沉穩的黑色配色,同時也借助氮化鎵器件的優勢,將充電器的體積做得非常小巧,帶PFC電路以及雙口輸出,仍然要比傳統同功率級別充電器小一圈,便攜性和實用性同時提升。

     

    在性能方面,這款充電器支持雙C口盲插輸出100W,并且兩個接口的性能完全一致,所以用戶在充電時,不用在接口的選擇上猶豫不決,在雙口同時對外供電時,采用功率智能分配的方式也比較合理,同時滿足輕薄型筆電和手機等設備的用電需求,出門只需帶上一個充電器即可。

     

    充電頭網拆解了解到,這款充電器采用的是一種比較高性能、高效率的電源架構,內部除了PFC升壓電路之外,還設置了兩路AC-DC電源以及兩顆協議芯片;單口輸出時,兩路合并,雙口輸出時,兩個接口的功率智能分配,這種設計省略了二次降壓電路,整機效率會更勝一籌,溫度表現更出色。

     

    用料方面,采用了蘋果20W PD快充同廠的PI電源芯片,性能穩定可靠,并且為高度集成設計,內置氮化鎵功率器件,協議部分選用兩顆英集芯IP2726組合控制,完成兩路電源的智能分配。


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