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拆解报告:内置氮化镓芯片,华为66W多口超级快充拆解!

作者:时间:2021-08-02来源:充电头网收藏

  近日,官方商城上架了一款66W多口超级充电器,这也是官方推出的第二款充电器,而首款65W充电头网此前已做了详细评测和深度拆解。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202108/427269.htm

  相较上一代65W 1A1C氮化镓快充而言,新品采用了完全不同的外观风格,长条机身并且配备了2A1C三个接口,提升便携性;性能方面也加入了66W超级快充协议,并支持65W PD快充输出,不仅适用于旗下所有手机机型,而且也兼顾了笔记本电脑的充电需求。

  目前华为这款最新的66W 2A1C氮化镓超级快充充电器已经抵达充电头网编辑部,下面就对这款产品进行拆解,为大家揭秘其中的结构原理和用料。

一、华为66W多口氮化镓超级快充外观

内置氮化镓芯片,华为66W多口超级快充拆解!-充电头网

  纯白色的包装盒,正面印有充电器的外观图片,官方名称:华为超级快充GaN多口充电器(Max 66W),支持PD协议设备充电,小巧便携;右下角印有华为66W超级快充的标志。

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  包装盒背面是产品特点和参数信息。三大特点分别为:华为超级快充技术、多重安全保护、两种输出接口。

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  充电器为纯白色长条机身,表面采用烤漆亮面处理,摸上去非常光滑,标配的是一个固定的国标插脚。

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  机身正面印有66W以及HUAWEI SuperCharge字样。

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  输出端配的是两个USB-A接口和一个USB-C接口。不过与常见的2A1C充电器不同的是,其中两个橙色的1A1C接口隔得很近,外壳也是共用一个开孔,每次只能使用其中一个接口给设备充电,从物理角度防止两条线同时插入。另外一个紫色接口则是独立的。

  据华为官方的介绍信息,这两个橙色接口不能同时对外供电,否则可能会引发设备损坏。

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  参数方面,充电器型号为P0003,输入支持200-240V~50/60Hz,额定电流1.8A;输出方面,UBS-A1(橙色)支持5V3A、10V4A、11V6A,USB-C(橙色)支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A,USB-A2(紫色)支持5V4A、10V2.25A。USB-A1和USB-A2同时输出:40W+22.5W;USB-C和USB-A2同时输出:40W+22.5W。

  产品由华为终端有限公司制造,已经通过CCC认证。

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  尺寸方面,充电器不带插脚的长度约为62mm。

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  宽度约为31mm。

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  厚度同样约为31mm。折算成功率密度,达到了1.11W/cm³,这对于多口快充产品而言,是非常高的一个水准。

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  重量方面约为105g左右。

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  这样的尺寸和体积,拿在手上显得非常的小巧便携。

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  性能方面,使用ChargerLAB POWER-Z KT002检测橙色USB-A1接口的输出协议,显示支持Samsung 5V2A、DCP协议,以及QC2.0、FCP等快充协议。

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  USB-C接口除了支持USB-A1口的快充协议外,还兼容了USB PD3.0 PPS快充协议。

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  PDO报文显示C口具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五组固定电压档位,以及5.5-21V 3.25A的PPS电压档位。

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  紫色USB-A2接口支持Samsung 5V2A、DCP协议,以及QC2.0、FCP、SCP快充协议。

二、华为66W多口氮化镓超级快充拆解

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  从输出端的焊缝撬开充电器的外壳,取出内部PCB模块,输出接口侧通过塑料骨架支撑绝缘。

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  充电器内部PCB模块整体采用了一块金属散热片包裹,并用马拉胶带缠绕固定。

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  输入端贴有两块减震棉,PCB板和插脚弹片接触导通设计。

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  PCB模块的长度约为57.9mm。

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  宽度约为27.3mm。

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  宽度约为27mm。

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  继续将外围的金属散热片拆下,并将内部注胶清除干净。

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  PCB模块采用了多块PCB的组合结构,内部布局非常紧凑,看起来比常规的快充更加复杂。输入端设有一块小板,侧面是平面变压器。

  平面变压器相比传统绕线变压器,虽然成本较高,但还是成为了高性能、高密度氮化镓快充的首选。华为内置的这个平面变压器就发挥了小体积的优势,并且还承载了同步整流的功能,让内部空间得到充分利用。

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  输出端三个接口均设在独立的小PCB板上,紫色USB-A2接口后面还有一块小PCB板设置了一颗合金电感。

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  此外,侧面的整流桥和Y电容也采用了一块独立的小PCB板。居中的是一颗电解电容,周身使用马拉胶带包裹绝缘,顶部也套上了塑料绝缘盖子。

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  主PCB板上是一颗氮化镓芯片和一颗光耦。

  通过充电头网的观察分析发现,这套方案基于高性能有源钳位ACF开关电源架构开发,输出端的三个接口中,橙色1A1C接口直接由协议芯片控制输出,紫色的USB-A2接口则是需要通过一个DC-DC电路二次升降压后,再由协议芯片控制输出。

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  拆下输入端的小板,上面设有三颗共模电感,并打胶固定,用于滤波EMI干扰。

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  输入端设有一颗3.15A的贴片保险丝。

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  此外还有一颗来自STE松田电子的安规X电容。

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  侧面PCB板上的是整流桥和Y电容。

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  背面也是两颗Y电容。

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  两颗整流桥来自扬杰科技,用于将高压交流电变成高压直流电,两颗并联可以降低分摊发热,降低局部温升。

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  高压滤波电解电容采用CapXon丰宾品牌,规格400V 100μF。

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  主PCB板背面就是氮化镓芯片,来自意法半导体的MASTERGAN1。这是一颗半桥氮化镓芯片,内置两颗GaN功率器件以及驱动器,采用9*9*1mm的QFN封装,集成度非常高。650V耐压,150mΩ导阻,工作电流10A。

  得益于氮化镓芯片内部集成半桥驱动器和GaN开关管,可以大幅减少外围的元件数量,同时方便PCB布局,实现灵活简洁快速的设计。这颗半桥氮化镓芯片适用于开发ACF和LLC架构的高性能电源产品。

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  氮化镓芯片旁边是一颗光耦,东芝TLP383,用于输出电压调节及反馈。

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  平面变压器外面包裹铜箔屏蔽层。这部分电路由意法半导体的氮化镓芯片驱动实现降压,同时次级侧还设置了同步整流电路。

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  旁边两颗同步整流MOS管,为英飞凌品牌,BSC093N15NS,耐压150V,导阻9.3mΩ,SuperSO8封装。

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  平面变压器背面次级侧这边设有两颗贴片的叠层电容,用于同步整流输出滤波。

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  两颗叠层电容并联,规格一致,均为25V 33μF。

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  主PCB板上则设有一颗丰宾的固态电容滤波,规格为25V 560μF。

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  拆下橙色USB-A1接口。

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  背面设有一颗协议芯片和一颗MOS管。

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  USB-A口输出VBUS开关管特写。

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  接口两侧的弹片采用加宽设计,以便大电流通过。

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  继续拆解橙色的USB-C接口,这个USB-C接口与常见的有些区别,外面有一层金属壳点焊固定。

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  USB-C接口所在的小PCB板背面是一颗协议芯片和一颗六脚芯片。

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  接口协议芯片同样采用的是南芯SC2002。

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  六脚芯片特写。

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  C口旁边是一颗输出VBUS开关管。

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  接口内部舌片为16Pin设计。

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  继续拆下紫色的USB-A2接口所在的PCB板,接口贴有胶带防尘,旁边的固态电容已经被拆掉。

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  接口背面是协议芯片和输出VBUS开关管。

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  固态电容来自丰宾,规格为16V 220μF,用于输出滤波。

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  输出VBUS开关管,来自安世半导体。

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  紫色的接口两侧弹片均采用了加宽设计。

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  拆下所有的接口后,主PCB板的次级侧还有一颗叠层电容和同步升降压电路。

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  这颗叠层电容规格为25V 33μF。

  升降压电路的控制芯片采用的是南芯SC8701。这是一个同步4开关降压升压控制器,它可以有效地输出电压,无论是高、低或等于输入电压。同时也支持非常宽的输入和输出电压范围,它可以支持2.7V到36V的输入范围和2V到36V的输出范围。驱动器电压设置为10V,以充分利用外部mosfet实现最高效率。通过使用升降压电路支持USB-A口快充。

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  旁边是四颗同步升降压MOS管,对角的两颗芯片品牌型号一致。

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  小板上有一颗合金电感。

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  4.7μH合金电感特写,用于配合实现升降压功能。

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  华为66W多口氮化镓超级快充的拆解介绍完毕,最后来一张全家福。

充电头网拆解总结

  华为66W多口氮化镓超级快充充电器也是华为入局GaN快充市场以来,推出的第二款消费类电源产品配件。充电器主打小巧便携,通过氮化镓技术,以及紧凑的内部设计,实现了极致的体积,整体功率密度达到1.11W/cm³。

  性能方面则是主打华为自家的超级快充以及USB PD快充,同时兼顾了QC2.0等快充,配备三个接口,并支持1A1C或者2A同时快充输出,采用40W+22.5W的功率分配策略。

  用料方面,充电器基于高性能有源钳位ACF开关电源架构,成为首款搭载国产ACF控制芯片并量产的氮化镓快充,这也标志着国产ACF控制芯片技术走向成熟。

  功率器件选用意法半导体的高集成双氮化镓合封芯片,一颗顶两颗,节省PCB板空间占用;同时平面变压器、叠层电容的使用,也为实现小体积方案作出了贡献。

  协议识别和DC-DC电路采用南芯全套控制器方案,三个接口均由南芯SC2002芯片控制,升降压控制器则为南芯SC8701。内置的电解电容和固态电容均为丰宾品牌,还使用高性能的叠片电容滤波,整体的用料非常讲究。



关键词: 氮化镓 快充 华为

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