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            拆解報告:倍思65W 2C1A氮化鎵充電器

            2022-02-21

            受疫情影響,全球缺芯變成一種常態。為保證能持續正常供應市場,像倍思這些大品牌的熱銷產品往往會由多家上游供應商供貨。

             

            充電頭網了解到,倍思有一款65W氮化鎵充電器CCGAN65C3銷量非常的好,而其協議芯片就是由多家廠商提供的,其中就有部分是采用了南芯的SC2151A和SC2021A,性能上同樣支持PD、PPS等快充,支持最大功率達65W,保證消費者擁有相同的使用體驗。

             

            下面充電頭網就對倍思這款65W氮化鎵充電器進行詳細拆解,看看基于南芯快充方案設計的內部模塊有何區別。


            此前充電頭網還拆解過倍思120W 2C1A氮化鎵快充充電器、倍思100W 2C2A氮化鎵快充、倍思QC5認證100W氮化鎵快充、倍思30W超級硅充電器、倍思20W Super Si超級硅充電器、倍思10000mAh 1A1C二合一氮化鎵充電器等產品,歡迎查閱。


            一、倍思65W氮化鎵充電器外觀

             

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            包裝盒正面印有Baseus品牌logo、充電器外觀圖、名稱,以及65W和GaN兩大賣點標識。

             

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            背面印有充電器使用場景圖和詳細的參數、商家信息。

             

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            包裝內含充電器、數據線、使用說明書等,充電器外套靜電防塵袋。

             

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            附帶線纜是CC線,線頭外殼上設計有Baseus品牌,網尾上設計有100W字樣,表明線纜支持100W PD快充。

             

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            測得線纜長度約為109cm。

             

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            使用ChargerLAB POWER-Z KM002C測得該線纜帶有E-Marker芯片,電力傳輸能力為20V5A,支持最大100W快充。

             

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            充電器采用PC材質白色外殼,表面啞光處理。外殼上設計有品牌logo、功率標識等,輸出端角處還有LED指示燈。

             

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            機身正面中心印有Baseus品牌logo。

             

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            背面印有商家名、CCGAN65C3型號以及65W標識等。

             

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            輸入端外殼上印有充電器參數

            充電名稱:GaN3 Pro氮化鎵快充充電器

            輸入:110-240V 50/60Hz 1.5A

            USB-C1/C2輸出:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A

            USB輸出:5V3A、5V4.5A、9V3A、12V3A、20V3A

            C1+C2:45W+20W

            C1+A:45W+18W

            C2+A:5V3A 15W

            C1+(C2+A):45+15W。

            充電器已經通過了CCC認證。

             

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            輸入端配備可折疊國標插腳。

             

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            輸出端配備2C1A三個USB接口,膠芯均為橘紅色。

             

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            測得充電器機身高度為63.08mm。

             

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            寬度為31.66mm。

             

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            厚度為36.12mm。

             

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            和蘋果61W充電器直觀對比,體積優勢非常明顯。

             

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            拿在手上的直觀感受,作為一款多口充電器,顯得很小巧。

             

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            凈重約為117g。

             

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            使用ChargerLAB POWER-Z KT002測得USB-C1口支持Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP協議,以及QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充協議。

             

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            PDO報文顯示C1口還具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔位,以及3.3-11V5A一組PPS電壓檔位。

             

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            測得USB-C2口支持QC2.0/3.0、AFC、PD3.0、PPS快充協議。

             

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            此外還具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組固定電壓檔位。

             

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            測得A口支持QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP快充協議。

             

            二、倍思65W氮化鎵充電器拆解

             

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            拆開外殼取出充電器模塊。

             

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            模塊覆蓋絕緣隔離板和黃銅散熱片,輸入端小板上貼有藍色導熱墊。

             

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            拆掉散熱片,變壓器上貼有藍色導熱墊。

             

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            測得模塊長度為59.29mm。

             

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            寬度為24.7mm。

             

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            厚度為32mm。

             

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            主板正面一覽,輸入、輸出端以及側面設有小板,電容間的空隙打膠加固。

             

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            板子背面一覽,設有貼片Y電容和C1口的二次降壓控制器。

             

            通過觀察發現,這款充電器采用經典高頻QR開關電源架構,兩路DC-DC二次降壓三口輸出,輸出功率智能分配。

             

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            輸出端小板上設有協議芯片、濾波固態電容以及USB母座等器件,采用南芯的兩顆協議芯片控制三口輸出。

             

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            其中C1口快充協議芯片采用南芯SC2151A,該芯片已經獲得USB-IF PD3.0認證,TID:4869。其采用16-pin QFN 4*4mm封裝,是一顆支持PD和DP/DM快充協議的控制器,內部集成反饋環路,支持最新的Type-C和PD3.0標準,同時還支持使用DP/DM接口的專有快充協議,適用于各類適配器應用。

             

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            南芯SC2151A內部集成了32位高性能MCU內核,集成24kB單次編程存儲器和2kB RAM。該控制器針對各類快充協議集成了USB PD物理層、Type-C檢測、DP/DM快充協議物理層,VCONN供電。

             

            此外,針對快充適配器方案內置了輸出放電路徑、內置可編程反饋補償、電壓電流檢測、10bit高性能ADC、兩個10bit DAC、NMOS通路管驅動、I2C通信接口以及豐富的保護電路,為適配器等應用提供了簡單高效的協議控制器解決方案。

             

            充電頭網了解到,南芯SC2151A協議芯片還被綠聯30W PD快充氮化鎵充電器、古石科技30W PD快充氮化鎵充電器、安克30W迷你氮化鎵快充、努比亞30W氮化鎵快充充電器等知名品牌的數十款產品采用,產品質量獲客戶一致認可。

             

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            另外采用南芯SC2021A協議芯片控制C2和A口輸出。SC2021A是一款高度集成的Type-C/PD和DPDM快充控制器。 符合最新的Type-C和PD 3.0標準,通過了USB PD3.1符合性測試。芯片支持專有的高壓快充協議,包含一組USB-C接口和兩組DPDM接口,滿足1A+1C雙口快充應用。

             

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            南芯SC2021A內部集成32位高性能MCU內核,2.5Kb內存和32Kb的MTP存儲器,支持私有快充協議。SC2021A 通過集成 USB PD 基帶 PHY、Type-C 檢測、雙 DPDM PHY、內置VBUS 放電路徑、VCONN 電源、可編程反饋補償、電壓和電流檢測、10-bit ADC、雙10-bit DACs,、NMOS 柵極驅動器、I2C 接口和保護電路,來最大限度地減少外部組件。

             

            SC2021A支持多種保護機制,包括過壓保護(OVP)、欠壓保護(UVP)、過流保護(OCP)、短路保護(SCP)、過溫保護(OTP)、DPDM過壓保護、 CC過壓保護、VCONN 過壓保護、VCONN 過流保護和 VCONN 短路保護,有效保證系統穩定可靠運行。SC2021A采用QFN 4*4-32封裝。具備良好的協議兼容性和豐富的控制接口,可用于車充以及快充應用。

             

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            輸入端一覽,小板正面設有兩顆整流橋。

             

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            將小板拆下,另一面設有安規X電容、共模電感和NTC浪涌抑制電阻。

             

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            延時保險絲來自東莞市貝特電子科技股份有限公司,規格為3.15A 250V。

             

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            NTC浪涌抑制電阻用于抑制上電浪涌電流。

             

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            安規X電容來自成希電子,容量0.22μF。

             

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            共模電感雙線繞制,用于濾除EMI干擾。

             

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            YBS3010整流橋特寫,采用兩顆以均攤發熱。

             

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            濾波電感特寫。

             

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            四顆高壓濾波電解電容均來自JSH萬京源,兩顆規格為400V 27μF,兩顆規格為400V 39μF。

             

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            模塊側面焊接開關電源小板,背面露銅加錫增強散熱,對應電容位置鏤空以降低模塊厚度。

             

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            另一側中間設有變壓器

             

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            將開關電源小板拆下,正面設有初次級控制器、MOS管、光耦、貼片Y電容、輸出濾波固態電容。

             

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            主控芯片供電電容來自永銘,規格為50V 10μF。

             

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            開關電源主控芯片采用茂睿芯MK2697,這是專為PD/快充應用優化的QR PWM控制器。該控制器寬VCC工作電壓范圍(9V-90V) 可以使其覆蓋PD/PPS從3.3V-23V的輸出范圍而不需要使用額外的輔助繞組或者線性降壓電路。

             

            MK2697采用了茂睿芯自主知識產權的驅動技術,同步優化初級和次級功率管電壓應力。高達200kHz的工作頻率,支持高頻小體積的PD快充電源設計。

             

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            MK2697A提供了全面的保護功能,有輸出OVP,OPP,VCC OVP,BROWN-IN/OUT,還提供了副邊SR短路保護, PIN腳OPEN/SHORT保護等。

             

            充電頭網拆解了解到,采用茂睿芯快充方案的還有華科生迷你33W快充、倍思20W 1A1C快充充電器、愛莎瓦特65W 2A1C氮化鎵快充、air-J 18W 1A1C快充充電器、歐派奇65W 2C1A超級硅快充、華科生迷你30W氮化鎵快充等產品采用。

             

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            氮化鎵芯片來自納微半導體,型號NV6123。這顆芯片是NV6113的散熱增強版,為高頻率和軟開關拓撲優化,內部集成驅動器,導阻300mΩ,6*8mm QFN封裝。

             

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            納微NV6123詳細規格資料。

             

            充電頭網通過拆解了解到,納微GaNFast功率芯片此前已被iQOO 120W氮化鎵閃充、摩托羅拉68W氮化鎵充電器、戴爾60W氮化鎵快充、OPPO 50W餅干氮化鎵快充、小米65W 1A1C氮化鎵快充充電器、努比亞65W氘鋒三口氮化鎵快充、聯想YOGA 130W雙USB-C口快充等知名品牌的數十款產品采用。

             

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            變壓器特寫。

             

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            CT 1019光耦,用于輸出電壓反饋。

             

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            貼片Y電容來自四川特銳祥科技股份有限公司,型號TMY1221K,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電容除了被貝爾金、安克、QCY、聲麗、麥多多、OPPO、聯想、努比亞、倍思、海陸通、第一衛等品牌的數十款快充產品使用,此外還被伊戈爾40W LED驅動電源、長虹42英寸智能網絡電視42P3F內置電源、卓飛航45W氮化鎵超快墻充等產品使用,性能獲得客戶一致認可。

             

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            主板上的特銳祥貼片Y電容特寫,型號TMY1152M。

             

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            同步整流控制器特寫,絲印91808。

             

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            同步整流管采用力宏微LH062N100。

             

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            輸出濾波固態電容特寫,永銘NPX系列,規格為25V 560μF。該系列電容具有小體積、低ESR、高容許紋波電流、高可靠性、耐開關沖擊等特點。

             

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            充電頭網了解到,永銘NPX系列固態電容此前已被安克30W氮化鎵超能充、安克 65W氮化鎵超能充、安克45W氮化鎵超能充、閃極100W 3C1A氮化鎵快充、摩米士65W 2C1A氮化鎵快充、倍思45W 1A1C氮化鎵充電器、努比亞65W氘鋒氮化鎵充電器等產品使用,此外還被應用在小小黑、品勝、邦克仕等品牌20W迷你充上,獲得客戶一致認可。

             

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            拆掉輸出端小板后,可見附近區域設有降壓控制器以及降壓電感。

             

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            芯潭微NDP1460QB是一款高效率單片同步降壓DC/DC轉換器,支持7-38V寬范圍電壓輸入,能夠提供高達6A的連續輸出電流。該芯片集成14mΩ高/低壓側開關,支持內環補償、軟啟動,采用散熱增強的QFN5*5封裝。這顆用于C1口同步整流二次降壓輸出。

             

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            另一路的降壓轉換器也是采用芯潭微NDP1460QB。

             

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            兩顆降壓電感特寫。

             

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            二次濾波固態電容均來自JSH萬京源,規格都是25V 220μF。

             

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            一顆絲印A63A的芯片。

             

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            接口輸出保護管采用LH75N03。

             

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            另一顆LH75N03 MOS管特寫。

             

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            小板背面還有一顆LH03P03V MOS管。

             

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            USB-C母座特寫。

             

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            USB-A母座特寫。

             

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            全部拆解完畢,來張全家福。

             

            充電頭網拆解總結

             

            充電頭網通過拆解發現,這款充電器協議芯片采用南芯SC2151A和SC2021A,實測支持QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、PD3.0、PPS多個快充協議,支持45W+20W雙口輸出策略,滿足MacBook和iPhone 12/13同時快充需求。

             

            除具備性能上的優勢外,南芯SC2151A和SC2021A這兩款產品均已實現量產并得到市場驗證,可為客戶提供穩定供貨減輕壓力,可以說既保質又保量。此外通過拆解發現,基于南芯這兩顆芯片設計的電路并不復雜,對于工程師也很友好,同時也能加速產品上市。


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