在今年的CES2020展会上曾有多款100W PD快充充电器亮相,增长率达500%,如今过去了几个月,其中部分充电器已相继量产并在市面出售。深圳市鸿达顺科技开发有限公司曾在CES2020展会上展示过两款100W充电器,分别是2C3A五口充电器和2A2C四口充电器两种款式。
最近充电头网拿到了鸿达顺100W 2C3A五口快充充电器HDD15-3-PD这款,这款桌面充电器的两个USB-C口最大输出功率均为100W,性能一样,支持盲插使用,此外还兼容45W PPS快充协议,可以为三星Note 10+快速充电;另外三个USB-A接口最大输出功率均为18W,而且支持多快充协议。下面我们就对这款充电器进行拆解,看看其内部设计用料如何。
一、鸿达顺100W五口快充充电器外观
这款产品使用牛皮纸盒包装,正面印有充电器简图和四大特性标识,右上角贴有产品参数贴纸。
包装盒背面印有可充电设备标识和充电器相关参数信息,产品已经通过了FCC认证和CE认证。
打开包装盒,充电器放置在凹槽里,并包裹防震气泡袋进行保护。
包装内全部东西一览,包括充电器、电源线、固定支架和使用说明书。
充电器随机附带一条8字线,线身扁平设计,线芯规格为2×0.75mm²、18AWG x 2C。整根线长1.5m,可应付大多使用场景。
连接充电器的线头磨砂处理,并设计有凸齿条纹块,方便用户插拔使用。
充电器采用PC阻燃材质黑色外壳,表面磨砂抗指纹,机身两侧弧面设计,圆润不硌手。配备的支架可竖立固定充电器,让桌面更加整洁。
机身正面印有“HUWDER——鸿达电源”,右上角配有一个电源灯,接通电源线后亮绿光。
输入端外壳上印有产品的参数信息产品型号:HDD15-3-PD输入:100-240V~50/60Hz 1.5A总输出:120WUSB-C:5/9/12/15V3A、20V5A(Each Port)PPS:3.3-11V/3A、3.3-16V/3A、3.3-20V/3AUSB-A:3.6V-6V/3A 、6V-9V/2A 、9V-12V 、制造商:深圳市鸿达顺科技开发有限公司产品已经通过了FCC认证和CE认证。
输出端配备2C3A五个输出接口,两个USB-C口黑色胶芯不露铜,最大输出均为100W;三个USB-A口橘红色胶芯,其中两个有灰色丝印连接,和中心的USB-A接口加以区别。
充电器净重约为314g。
小编通过使用ChargerLAB POWER-Z KT001检测发现,通过灰色丝印连接在一起的两个USB-A输出协议一样,均支持Apple 2.4A、Samsung 5V/2A、DCP协议,以及QC2.0、AFC和FCP快充协议。
中间的USB-A口通过POWER-Z KT001检测输出协议发现,比起前面两个USB-A口还多支持一个SCP快充协议,这也就是它们有所区别的地方。
此外使用POWER-Z KT001检测发现两个USB-C口输出协议一样,都支持Apple 2.4A、Samsung 5V/2A、DCP协议,以及QC2.0、AFC、FCP、SCP多个快充协议。
而且两个USB-C接口的PDO报文也一样,都支持USB PD3.0快充标准,具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五组固定电压档位和3.3-21V/3A一组PPS电压档位。
使用鸿达顺100W快充充电器给100W移动电源充电,ChargerLAB POWER-Z KM001C显示充电电压20.13V,电流5.05A,充电功率101.6W,成功进入100W USB PD快充模式。
二、鸿达顺100W五口快充充电器拆解
这款2C3A五口充电器是如何做到两个USB-C口完全一致且都能进行100W输出,USB-A口却又有所不同,下面我们就对这款充电器进行拆解,看看内部如何设计。
将机身壳拆开,机身边缘采用超声波焊接工艺封装。
PCB板正面覆盖有一大块金属散热片,用于均匀散热,散热片靠近输入端位置还粘贴绝缘胶带进行绝缘。
PCB板正面整体一览,元器件焊接整齐有序,布局层次明显,分为前中后三区域,并有两块散热片进行隔离和帮助芯片导热。从图片上的电路布局可见,鸿达顺100W 2C3A五口快充充电器采用了开关电源定压输出,多路输出独立降压的设计架构。PCBA前中后三区域分别对应高压滤波输入、恒压输出、低压滤波输出三大部分。
而且充电器输出端经过二次降压后分四路独立输出,其中两个USB-C口各一路独立输出,性能完全一致,支持功率盲插功能,任意单一插入都能获得100W满载输出,另外三个USB-A口分为两路输出。
PCB板背面一览,初级次级分界明显,留有一定的安全距离。背面仅有初级次级两颗关键控制芯片,整个PCBA的工艺水准颇高,大电流走线加锡,焊点饱满,布局工整。下面我们从输入端开始了解这些元器件并分析整个电路设计。
PCB板前端一览,焊接有延时保险丝、输入接口、NTC浪涌抑制电阻、两级共模电感、滤波电感、电解电容、整流桥和变压器等元器件,整流桥和开关管共用散热片。
输入接口塑料壳上有CCC认证、CE认证等信息。
旁边有一颗延时保险丝规格为3.15A 250V。
另一侧是一颗NTC浪涌抑制电阻,用于抑制上电浪涌电流。
共模电感外套热缩管,用于滤除EMI干扰。
旁边是一颗安规X电容。
安规X电容容量为0.47μF。
另一颗共模电感双线绕制。
滤波电感特写。
输入端整流桥特写,螺丝垫片固定,螺丝胶水加固。
两颗橘红色薄膜电容,0.47μF,450V耐压。
APFC升压电感使用胶带包裹,顶部贴有信息标签。
高压滤波电解电容横置并打胶固定。
拆下来后发现其规格为420V 120μF,因为使用了APFC升压,电容可以适当减小容量。
PWM主控芯片采用的是NXP恩智浦TEA1755T,这款芯片集成了APFC控制器。
恩智浦TEA1755T规格资料。
两颗高压MOS管,分别是APFC升压管和开关管,华润芯功率 SPTA60R130E。中间一颗是统茂超快恢复二极管 URAF1060,10A,600V耐压,用于APFC整流。散热片上有凸起定位管子,且管子涂有硅脂,螺丝固定。
统茂 URAF1060 详细资料。
PCB板侧面一览,板子中间放置一颗大个头的变压器,并打胶加固。
变压器包裹绝缘胶带,顶部喷码有“15-3-PD-2”字样。
板子另一侧一览,焊接有光耦、Y电容、次级同步整流MOS、固态电容和磁环电感这些元器件。
亿光 EL817光耦,横跨在初级和次级之间,用于初级次级通信,反馈输出电压。
旁边是三颗蓝色Y电容,用于输出抗干扰,这颗来自JNC嘉耐电子有限公司。
另外两颗Y电容为QNR品牌。
MPS芯源半导体的次级同步整流控制器,MP6907,支持多种工作模式,支持标准和逻辑电压MOS管,宽工作电压。
MPS MP6907 详细资料。
次级同步整流MOS采用华羿半导体HY3210MF同步整流MOS管,耐压100V,TO220塑料封装。
华羿半导体HY3210 详细资料。
开关电源输出滤波固态电容特写,规格均为680μF 25V,这里作为次级侧同步整流输出滤波,二次降压的输入滤波。
滤波磁环电感外套热缩管。
输出端一览,垂直焊接三块二次降压小板,三块小板四路独立输出设计,并且还配有降压电感和输出滤波固态电容等元器件。
两个USB-C母座所在小板电路设计一模一样,均由智融SW3516搭配两颗华羿MOS进行二次降压输出,两C口输出一致也就在情理之中。
智融SW3516主控芯片特写,用于USB-C接口的降压控制和协议识别。智融SW3516是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持A+C口任意口快充输出,支持双口独立限流。其集成了 5A 高效率同步降压变换器,支持 PPS、PD、QC、AFC、FCP、SCP、PE、SFCP、低压直充等多种快充协议,CC/CV 模式,以及双口管理逻辑。
外围只需少量的器件,即可组成完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。可广泛应用于USB PD双口快充车充、USB PD双口快充充电器以及USB插排等产品。
通过充电头网拆解发现,SW3516还被努比亚2C1A 65W氮化镓充电器、京东京造65W 1A1C氮化镓快速充电器、WIZ 96W USB PD快充超级充电站WIZ-PQ9901、iClever USB PD充电器、魔狐USB PD3.0 PPS快充车充采用。
SW3516外挂两颗华羿HY1603C2 MOS管来为USB-C口输出同步整流降压,NMOS,耐压30V。
华羿半导体 HY1603C2 详细资料信息。
此外采用一颗锐骏半导体RUH4040M2 MOS作为USB-C口的输出VBUS开关,NMOS,耐压40V。
锐骏RUH4040M2详细资料。
充电头网了解到,采用锐骏MOS的产品还有毕亚兹65W 2C1A氮化镓充电器、京造63W USB PD三口快充充电器、倍思45W USB PD快充充电器( 1A1C)、倍思60W 2A1C USB PD快充充电器、爱否开物1A2C 65W PD氮化镓充电器等。
两块小板另一面的元器件也都一样,降压电感外套热缩管,输出滤波固态电容规格均为25V 330μF。
边缘有一颗LED指示灯。
了解完USB-C电路情况,我们再来看看USB-A接口电路如何设计。
USB-A接口输出端一览,三个USB-A母座垂直焊接在主控PCB板上,后面有一块金属散热片并包裹胶带绝缘,再后面是一块二次降压电路板,电路板和散热片的空隙里注胶帮助降压电路散热。
将母座和散热片拆掉,清理掉硅胶,我们可以看到三个USB-A口所在电路二次降压后分两路输出设计。
其中两个USB-A口协议降压芯片采用智融SW3515。SW3515是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持双A口任意口快充输出,支持双口独立限流。其集成了5A高效率同步降压变换器,支持 QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP等多种快充协议,CC/CV模式,以及双口管理逻辑。外围只需少量的器件,即可组成完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。
智融 SW3515 详细资料。
第三个USB-A口主控芯片采用智融SW3517。SW3517是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片,支持A+C口任意口快充输出,支持双口独立限流。其集成了 5A 高效率同步降压变换器,支持 PPS、PD、QC、AFC、FCP、SCP、PE、SFCP 等多种快充协议,CC/CV模式,以及双口管理逻辑。外围只需少量的器件,即可组成完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。
智融SW3517资料信息。
VBUS开关管,型号RU30D20M2,双NMOS,耐压30V,来自Ruichips锐骏半导体,用于两个USB-A快充端口分配。
锐骏RU30D20M2详细资料。
旁边一颗单片机无丝印,信息不详。
全部拆解完毕,来张全家福。
充电头网拆解总结
充电头网通过拆解了解到,鸿达顺100W 2C3A五口快充充电器整体电路采用开关电源和四路DC-DC架构,其中开关电源部分,初级侧采用恩智浦TEA1755T控制AFPC升压及初级开关,次级侧由MPS同步整流芯片控制华羿MOS同步整流,开关电源固定电压输出。
四路DC-DC二次降压输出,其中双USB-C电路设计完全一样,均由SW3516搭配两颗华羿MOS实现二次降压输出;另外三个USB-A接口分两路输出,其中两个接口由SW3515控制输出,另一个接口由SW3517控制输出。通过智融多颗芯片的使用最终实现多口输出功率智能分配。此外使用两级固态电容进行滤波,输出纯净。产品整体用料做工扎实。
其次是设计方面,充电器从输入到输出布局合理层次分明,元器件焊接整齐紧凑。不仅配备了多块散热片,还通过注胶增强散热效果。此外变压器和电感电容等器件打胶加固,增强了稳定性。
得益于智融芯片的使用,充电器五个输出接口支持QC2.0、AFC、FCP等多个快充协议,兼容性好;此外两个USB-C一致支持5/9/12/15V3A、20V5A五组固定电压档位和3.3-21V/3A一组PPS电压档位,最大输出均为100W,支持盲插使用更方便,可满足手机和笔记本等多设备同时快充需求。