新型100W双USB-C口充电器问世:小到极致,内置两颗氮化镓

2020-04-12 12:00:00 47点赞 90收藏 71评论

随着USB PD&Type-C技术的普及,带来了更高的充电功率和更快的充电速度。作为行业标杆的苹果公司,在去年11月发布了最新的MacBook Pro 16寸笔记本电脑,并为其配备了一款96W的充电器,成为了100W快充行业的推动者。

与此同时,其他品牌的笔记本电脑也在逐渐向USB-C充电接口转型,基于USB PD快充协议的设备数量稳步增加;而相对于传统笔记本电脑的大块头电源适配器,用户更愿意接纳体型小巧的配件。

近期,广东斯泰克电子科技有限公司就针对大功率快充市场推出了一款100W充电器,不仅采用了双USB-C接口的配置,还通过内置氮化镓芯片,更好的控制了产品体积。下面充电头网就为大家带来斯泰克100W双USB-C口氮化镓充电器的拆解。

一、斯泰克100W双USB-C口快充充电器外观


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斯泰克100W氮化镓快充充电器采用纯白色的PC材质外壳,机身扁平,四角采用圆弧过渡设计,配备可折叠的美规插脚,收纳方便易携带。充电器的正面丝印了品牌STIGER的logo。


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产品背面无丝印信息,插脚折叠后较外壳略微突出,方便用户打开。


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从输出端可以看到,充电器的输出端设置了两个USB-C接口以及一颗电源指示灯,在接通电源之后,会亮起蓝色微光,便于用户掌握电源的工作状态。


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在充电器外壳的底部丝印了详细的产品参数,产品名称:PD 100W双口氮化镓充电器;型号:P49-PD-100W,输入:100-240V 50/60Hz 2.5A;当USB-C1或者USB-C2单口输出,支持5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/5A,最大功率100W。当USB-C1和USB-C2双口同时输出,每个接口均支持5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/2.25A,总功率90W。充电器由广东斯泰克电子科技有限公司制造,已经通过了CE、FCC、RoHS认证以及VI级能效认证。


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斯泰克这款充电器机身厚度比一元硬币直径略大。


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虽然斯泰克100W双C口充电器配备了两个USB-C接口,并且输出功率达到了100W,但其体积对比苹果61W充电器和ANKER 60W双USB-C氮化镓充电器,均有优势,实现了更高的功率密度。


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实测充电器净重约为200g,与一款iPhone 11 Pro手机重量相当。


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使用ChargerLAB POWER-Z KT001检测USB-C1接口的输出协议,显示支持Apple 2.4A、DCP、QC3.0、QC2.0等协议。


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USB-C2接口同样支持Apple 2.4A、DCP、QC3.0、QC2.0等协议。


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在单口输出时,USB-C1接口PDO报文显示支持USB PD3.0快充协议,并有5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/5A五组电压档位。


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在单口输出时,USB-C2接口同样支持USB PD3.0快充协议,并有5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/5A五组电压档位,做到了双口随意插都能实现100W快充。


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在USB-C1接口和USB-C2接口同时输出时,POWER-Z KT001测得两个接口的PDO均为5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/2.25A。

二、斯泰克100W双USB-C口快充充电器拆解


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打开超声波焊接的外壳,内部PCB板上贴了一块包裹了黄色马拉胶带的散热片,对PCB板采用全覆盖设计。


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将PCB板从外壳中取出,插脚部分通过两根导线焊接到PCB板上。


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PCB板上的散热片下面是一整块导热垫,导热垫可以充分贴合发热元器件,并将热量传递给散热片,起到均匀散热的效果。


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去掉导热垫,PCB板背面设计非常精简,初级和次级之间采用了两颗PI的高集成主控芯片,输入端设有两颗整流桥,次级侧设有两颗同步整流MOS管。


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其中一颗主控芯片型号为INN3379C,内置PWM控制器、高压MOS、同步整流控制器等,集成度非常高,宽电压范围下,密闭外壳内可以输出65W功率。


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PI官方的资料显示,INN3379C属于InnoSwitch3-Pro家族,不过与其他型号不同的是,INN3379C采用了PI独家的PowiGaN技术,也就是内置了GaN氮化镓功率器件,相比传统MOSFET可以输出更大功率。


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另一颗主控芯片同样是采用PI PowiGaN技术的INN3379C。


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输入端两颗LT9B31整流桥,两颗并联均摊发热,降低温升。


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次级同步整流MOS管,美国万代AOS AON6220,NMOS,100V 48A。


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万代AON6220详细参数资料。


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另一颗同步整流MOS也是来自美国万代的AON6220,两路电路用料完全相同。


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PCBA模块正面以及侧面使用了大面积铜片散热片,正面部分的铜片和元器件之间设有塑料绝缘板,铜片侧面直接使用马拉胶带包裹绝缘。


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将正面的铜箔取下,内侧绝缘板和变压器之间通过注胶固定及导热。


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斯泰克这款100W双USB-C口氮化镓快充充电器与常规的多口充电器不同,其内部采用的是两个变压器设计,两路独立输出。


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输入滤波采用两颗大电解电容以及四颗小体积的电解电容,输入端有两级共模电感、安规X电容、NTC浪涌抑制电阻延时保险丝等器件,元器件之间通过注胶固定。


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输入延时保险丝规格为5A 250V。


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安规X2电容,容量0.33μF。


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NTC浪涌抑制电阻。


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共模电感线圈,用于抑制EMI电磁干扰。


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大体积的输入滤波电解电容,Chengx东莞承兴电子,单颗规格400V 56μF,旁边是一颗套有绝缘套的磁环电感。


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这款充电器一共使用了两颗承兴的铝电解电容,规格均为400V 56μF。


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小体积的电解电容为AiSHi艾华品牌。


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四颗规格一致的艾华电解电容,400V 22μF,输入端六颗点电解电容共计200μF容量,采用不同容量的电容并联更好的利用充电器内部空间。


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PWM芯片供电电容,承兴电子63V 10μF,这款充电器使用了两颗。


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Y电容用于输出抗干扰,来自JNC东莞嘉耐电子有限公司。


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输出端两个USB-C接口使用小块PCB板固定并焊接在主控PCB板上,接口两侧各有一颗永铭电子的固态电容,用于输出滤波,白色泡棉为指示灯遮光。


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USB-C口输出滤波电容采用的是永铭电子NPX系列,规格为25V 1000μF,单颗尺寸8mm*16mm,耐高温105℃,寿命2000小时。同时这款产品还具有小体积、低ESR、高容许纹波电流、高可靠性等特点。


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另一个接口的输出滤波电容同样是永铭电子的NPX系列,规格为25V 1000μF。


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USB-C协议小板上除了两个USB-C接口之外,还有两颗协议芯片以及四颗MOS管。


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USB PD快充协议芯片来自英集芯,型号IP2726。这是一颗集成多种协议、用于USB输出端口的快充IC,此外还支持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等协议。具有高集成度和丰富的功能,在应用时仅需极少的外围器件,有效减小整体方案的尺寸,降低BOM成本。


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值得一提的是,英集芯IP2726已经通过了高通QC4+认证,并拿到了中国大陆地区第一张QC4+认证证书。


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另一个接口的协议芯片同样是英集芯IP2726。


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两颗恒泰柯HTM040N03,NMOS,超低导阻降低损耗,其中一颗用于VBUS开关管,另外一颗用于两路电源并联。


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恒泰柯HTM040N03规格资料。


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另一个输出接口也是同样的电路,其中每个电源输出分成两路,一路用于独立输出,在单口100W输出时,另外一路用于与另外一个电源输出并联。


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USB-C接口为直插式结构,端面不露铜。


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斯泰克100W双USB-C氮化镓充电器全部拆解完毕。

充电头网总结

外观方面,斯泰克100W双USB-C口氮化镓快充充电器机身扁平,体积小巧。虽然具备100W的输出能力,但体积仅与苹果61W相当,并且配备折叠插脚,携带方便。性能方面,这款充电器支持USB PD3.0、QC3.0、QC2.0、Apple2.4A等协议,并且在PD协议下支持任意单口100W输出,双口同时输出为45W,即能满足苹果最新的16英寸MacBook Pro全速充电,也可同时给两台笔记本电脑充电,非常智能、便捷。

充电头网拆解发现,这款充电器采用了一种全新的架构来实现100W快充。不同于常见的一组主电路加上DCDC线路,此设计内置了两套完全一样的快充电路,AC-DC部分由两颗PI高集成PowiGaN控制器INN3379C实现并联两路转换,输出则采用了两颗英集芯IP2726协议芯片实现两路电源并联单口输出100W,双口独立输出各45W的智能调节控制。这种全新的架构实现了无需DCDC二级转换,而达到双口盲插100W的大功率设计。


得益于两颗PI PowiGaN氮化镓芯片的采用,无论是单口输出还是双口输出,每颗芯片只需分担最大50W的功率,所以无需额外增加功率因数校正电路;加之氮化镓芯片带来的高效率和低发热,以及单级转换无需DCDC, 为充电器实现小体积和高功率密度提供了可能。

即使采用了两颗氮化镓主控芯片,这款充电器内部还是采用了铜片全包裹的设计,让发热元器件的热量能够均匀扩散,避免长时间大功率工作时内部过热。


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