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            拆解報告:哈曼InfinityLAB 100W 2A2C氮化鎵充電器

            2022-07-16

            哈曼InfinityLab是一家知名的數碼配件品牌,旗下產品包括移動電源,充電器,數據線,揚聲器。產品簡約時尚,并且易于操作,同時小巧并便于攜帶。產品采用再生塑料制成,同時采用無塑料包裝,對環境更友好。

             

            InfinityLab旗下的便攜充電器采用氮化鎵器件,相比傳統硅器件,性能提升,體積顯著縮小。充電頭網拿到了InfinityLab一款100W 2C2A氮化鎵充電器,內置了GaN Systems的氮化鎵開關管。


            GaN Systems 公司于2008年在加拿大渥太華成立,該公司的產品在不同行業的客戶中保持了良好的聲譽。此前充電頭網拆解的蘋果140W氮化鎵充電器,內置了GaN Systems的兩顆增強型氮化鎵開關管,能打入蘋果快充供應鏈,足見GaN Systems的芯片無論是性能還是質量都是相當優秀的。


            下面充電頭網就對這款四口快充進行詳細拆解,看看內部設計和用料如何。

             

            InfinityLab四口氮化鎵快充開箱

             

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            包裝盒正面貼紙印有InfinityLAB品牌、充電器外觀圖、名稱以及插腳標識。
             

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            包裝內含充電器、三個可更換插腳以及收納袋。
             

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            三個插腳分別是美規、歐規和英規。
             

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            將插腳與充電器本體組裝即可使用。
             

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            插腳一側中心區域為黃色外殼,并印有InfinityLAB品牌logo。
             

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            充電器正背面外殼以及側身外殼均為灰色,一淺一淡,表面磨砂抗指紋。
             

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            機身正面凹印100字樣,表明充電器最大輸出功率。
             

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            另一面設計有三個標識。
             

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            機身底部印有充電器參數信息。
             

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            充電器參數特寫
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            輸入:100-240V~50/60HZ 1.8A
            USB-A1/A2輸出:5V3A 15W
            USB-C1/C2輸出:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A
            總輸出:100W Max
            充電器已經通過了EAC、UKCA、TUV、CE認證,以及VI級能效認證。
             

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            輸出端設有2A2C四個USB接口已經LED指示燈。
             

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            測得充電器機身長度為88.28mm。
             

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            寬度為66.17mm。
             

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            厚度為33.8mm。
             

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            和蘋果96W充電器對比,稍窄也稍高一些。
             

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            充電器帶美規插腳重約254g。
             

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            接通電源,指示燈亮淡綠色光。
             

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            使用ChargerLAB POWER-Z KT002測得USB-A口支持Apple2.4A協議。
             

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            測得另一個USB-A口也只支持Apple2.4A協議。
             

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            測得USB-C口只支持PD3.0快充協議。
             

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            并且具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五組固定電壓檔位。
             

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            測得另一個USB-C口也只支持PD3.0快充協議。
             

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            PDO報文相同,兩個C口支持功率盲插,日常使用方便
             

            InfinityLab四口氮化鎵快充拆解

             
            看完了這款充電器的開箱和性能測試后,下面就進行拆解,看看內部設計和用料如何。
             

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            撬開超聲波焊接的蓋子,鋁制散熱片下面覆蓋絕緣麥拉片,用于為PCBA模塊散熱。
             

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            充電器內部變壓器,電解電容等元件涂有導熱膠通過外殼內部的散熱片散熱。
             

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            電源輸入插座為獨立的模塊,通過導線焊接,外套熱縮管絕緣。
             

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            電源導線焊接處特寫,連接到PCBA模塊。
             

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            拆下PCBA模塊,PCBA模塊邊緣包裹高溫膠帶絕緣。
             

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            另外一側也粘貼高溫膠帶絕緣。
             

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            使用游標卡尺測得PCBA模塊長度約為79.9mm。
             

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            測得PCBA模塊寬度約為60.35mm。
             

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            PCBA模塊厚度約為26.43mm。
             

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            PCBA模塊由輸出小板和主板焊接組成,輸出小板焊接輸出母座和二次降壓電路。
             

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            降壓電感與初級元件之間采用塑料片包裹絕緣。
             

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            PCBA模塊正面一覽,其中右側為二次降壓電路,左側為高壓濾波電容,LLC諧振電感和諧振電容,正中為PFC升壓電感,底部為LLC變壓器。
             

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            PCBA模塊背面頂部焊接兩顆整流橋,左側上方是兩顆同步降壓轉換器,左下角是兩顆同步整流管。右側為PFC升壓控制器,升壓開關管和整流管,LLC控制器和開關管。低壓與高壓元件之間開槽插入麥拉片絕緣。
             
            通過對充電器PCBA模塊的觀察發現,這款100W充電器采用PFC+LLC開關電源架構,同步整流,固定電壓輸出,兩個USB-C接口使用獨立的降壓電路由協議芯片控制輸出,兩個USB-A口使用一路降壓電路,固定5V輸出。下面我們就從輸入端開始了解整個充電器的設計和用料。
             

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            充電器輸入端特寫,焊接保險絲,壓敏電阻,共模電感,X2安規電容等元件。
             

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            充電器輸入端延時保險絲規格為5A 250V。
             

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            藍色壓敏電阻來自STE松田電子,規格為10D511K,用于輸入過壓保護。
             

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            共模電感采用絕緣線和漆包線并繞在綠色磁環上。
             
             

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            安規X2電容來自WQC威慶,規格為0.33μF。
             

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            第二級共模電感采用扁銅線繞制,中間涂膠固定。
             

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            兩顆整流橋來自PY平偉,型號為TBMR610,兩顆采用半橋連接,并聯使用均攤發熱,降低溫升。
             

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            整流輸出通過兩顆薄膜電容和磁環電感組成的濾波電路為PFC電路供電,兩顆薄膜電容均為0.47μF 450V。
             

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            磁環濾波電感特寫,纏繞銅帶屏蔽,外套熱縮管固定。
             

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            PFC控制器采用NXP恩智浦TEA19162,用于將整流后的電壓升壓,進行主動功率因數校正,內部集成X電容放電元件,無需外部元件,集成軟啟動和關斷,支持高精度穩壓升壓,并且內置多重完善的保護功能。
             

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            PFC開關管來自GaN Systems,絲印GS6511-1L,實際型號為GS-065-011-1-L,是一顆耐壓650V,瞬態耐壓為850V的增強型氮化鎵開關管,導阻為150mΩ,采用PDFN5*6封裝,支持1MHz以上的超高開關頻率。器件在設計時簡化了驅動要求,柵極驅動電壓為0-6V,瞬態耐壓為-20至+10V,具有更強的可靠性。器件具備開爾文源極,可用于優化柵極驅動。

             

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            GaN Systems GS-065-011-1-L 詳細資料。

             

            充電頭網拆解了解到,加拿大氮化鎵系統公司(GaN Systems)功率管此前已被蘋果140W氮化鎵充電器、外星人240W氮化鎵電源、Sicgecs 65W 1A1C氮化鎵超級閃充、ON 65W 2C1A氮化鎵快充插座、PHILIPS飛利浦65W氮化鎵快充摩天輪插座、研吉65W 1A1C氮化鎵快充等產品采用。同時為了縮短產品開發和上市所需時間,GaN Systems也提供65W QR充電器和100W雙USB-C智能PD充電器完整方案供客戶參考。


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            PFC整流管來自平偉,型號ES5JGR,是一顆5A電流的超快恢復二極管。

             

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            用于檢測PFC開關管電流的取樣電阻,采用2512封裝,阻值為150mΩ,在上方還并聯一顆1206封裝的500mΩ電阻。
             

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            PFC升壓電感和LLC變壓器焊接在同一塊小板上,頂部標簽上分別標注L2和T1。
             

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            主板側面焊接高壓濾波電容,LLC諧振電感和諧振電容。
             

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            兩顆高壓電容來自JSH萬京源,規格為420V 39μF,兩顆并聯用于PFC輸出濾波。
             

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            主控芯片TEA19161T為LLC控制器,與TEA19162組成帶PFC的半橋諧振開關電源,用于提高電源轉換效率。TEA19161T是一顆全數字控制的高效率LLC控制器,內部集成高壓啟動,集成高壓驅動器,內部集成軟啟動,最高工作頻率達500kHz,可在全負載范圍內提供搞轉換效率,并具有極低的待機功耗。
             

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            兩顆LLC開關管來自SemiHow,型號為HCFL65R210,為耐壓650V的超結NMOS,導阻為200mΩ,采用DFN8*8封裝。
             

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            LLC諧振電容規格為0.022μF,耐壓630V。
             

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            諧振電感特寫,頂部貼有標簽。
             

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            變壓器小板背面焊接二極管,用于輔助電源整流。
             

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            用于為TEA19162和TEA19161T兩顆控制器供電的濾波電容,規格為35V 47μF。
             

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            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。料號為TMY1102M。
             
            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電容除了被倍思高通QC5認證100W氮化鎵快充、麥多多100W氮化鎵、OPPO 65W超級閃充氮化鎵充電器、聯想90W氮化鎵快充、努比亞65W氮化鎵充電器、倍思120W氮化鎵+碳化硅PD快充充電器等數十款大功率充電器使用外,也可應用于海陸通、第一衛、貝爾金等品牌20W迷你快充上,性能獲得客戶一致認可。
             

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            用于輸出電壓反饋的1009光耦。
             

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            兩顆同步整流管來自恒泰柯,型號為HGN098N10AL,是一顆耐壓100V的NMOS,導阻為8mΩ,采用DFN5*6封裝。
             

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            拆下主板上的插件元器件,次級側焊接同步整流控制器,濾波固態電容,電感以及用于兩個USB-C口的降壓電感和濾波電容。
             

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            次級同步整流控制器采用恩智浦TEA1995T,其內置兩個驅動器用于LLC架構開關電源的同步整流,支持4.5-38V輸出電壓,并適用于多模式反激同步整流應用,外圍元件精簡。
             

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            兩顆固態濾波電容來自JSH萬京源,PZ系列充電器專用產品,規格為820μF 25V。
             

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            輸出濾波采用四顆1206封裝的MLCC與固態電容并聯濾波。
             

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            輸出濾波電感特寫。
             

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            濾波電感后面還有一顆濾波電容,規格為220μF 25V。
             

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            焊接USB-A和USB-C母座的小板上還焊接了兩顆協議芯片,降壓開關管和濾波電容。右上角焊接熱敏電阻,用于檢測變壓器溫度,檢測到過熱時關閉輸出,進行過熱保護。右側為兩顆LED指示燈,用于電源和工作狀態指示。
             

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            小板背面焊接一顆降壓電感,用于兩個USB-A口5V輸出。
             

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            USB PD協議IC采用偉詮WT6636F,這是一顆通過USB-IF協會USB PD3.0(PPS)認證的協議芯片(TID號:1080018),另外通過了高通QC4+認證,認證號QC20200316138。
             
            WT6636F支持USB PD3.0和PPS,內置可編程的恒壓恒流控制,集成低側電流采樣放大器,支持線損補償,支持多重保護功能,包括數據腳的過壓保護,內部集成10bit ADC用于電壓和電流檢測,內置8051內核單片機,內置放電MOS管。
             

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            兩個USB-C口輸出協議芯片均為偉詮WT6636F,兩顆芯片相互通信,實現雙口盲插100W輸出以及輸出功率智能分配功能。
             

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            USB-C口輸出采用拓爾微 TMI2286D同步降壓轉換器,用于降壓輸出。TMI2286D是一顆耐壓30V的同步降壓轉換器,內置開關管,支持內部環路補償,支持輸出線損補償,內部集成軟啟動和過熱關斷,支持100%占空比,采用SOP8封裝。
             

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            另一路輸出同樣采用TMI2286D降壓輸出。
             

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            TMI2286D外接一顆MOS管用于減小輸出壓降,來自恒泰柯,型號為HTM200P03,是一顆耐壓30V的PMOS,導阻為20mΩ,DFN3*3封裝。
             

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            另一路降壓電感特寫。
             

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            輸出濾波固態電容規格為220μF 25V。
             

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            用于另外一路的兩顆濾波電容,分別用于輸入濾波和輸出濾波,規格均為220μF 25V。
             

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            VBUS開關管來自方舟微,絲印30N5P0S,實際型號為AKF30N5P0S,是一顆耐壓30V的NMOS,導阻為4.2mΩ,采用PDFN3333封裝。
             

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            另一路USB-C口VBUS開關管為相同型號。
             

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            用于兩路USB-A口的降壓控制器來自南芯,型號為SC8002,南芯SC8002支持36V輸入電壓,支持高精度輸出限流,支持雙通道獨立限流。SC8002可用于車充,多口充電器,USB HUB等應用。
             

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            南芯 SC8002 詳細資料。
             
            充電頭網拆解了解到,南芯SC8002還被vivo X Fold原裝80W雙C口氮化鎵閃充、阿卡西斯300W便攜式儲能電源、科訊65W 1A1C氮化鎵快充、Aukey 100W氮化鎵快充、摩米士65W 2C1A氮化鎵快充等產品采用。
             

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            輸入濾波電容規格為150μF 25V。
             

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            兩顆同步降壓開關管焊接在兩個USB-A口之間,來自華羿微,型號HY1503C1,是一顆耐壓30V的NMOS,導阻為7.1mΩ,采用DFN3*3封裝。
             

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            降壓磁環電感雙線并繞,底部墊有絕緣板與PCB絕緣,打膠固定。
             

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            兩個USB-A口使用賽微CW3005F雙路自動識別芯片,支持蘋果2.4A協議。
             

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            用于檢測USB-A接口輸出電流的取樣電阻和LM321運放,放大檢測到的電流信號送至協議芯片用于輸出功率分配控制。
             

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            用于另外一路輸出電流檢測的取樣電阻和運放。
             

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            用于USB-A口輸出的濾波電容,規格為150μF 6.3V。
             

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            另一個接口的濾波電容規格相同。
             

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            檢測變壓器溫度的熱敏電阻特寫,外套熱縮管并纏繞高溫膠帶絕緣。
             

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            USB-C1母座特寫,垂直過孔焊接固定,黑色膠芯不露銅。
             

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            USB-C2母座為相同的設計。
             

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            USB-A母座過孔焊接固定,外殼纏繞高溫膠帶絕緣。
             

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            另一個USB-A母座也是同樣的設計。
             

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            全部拆解完畢,來張全家福。
             

            充電頭網拆解總結

             
            InfinityLab推出的這款100W四口充電器附帶美標,歐標和英標插頭,免去了購買插腳轉換器的麻煩。充電器具備兩個支持100W輸出的USB-C接口和兩個5V輸出的USB-A插孔,滿足筆記本,手機以及傳統老式設備的充電需求。
             
            充電頭網通過拆解了解到,這款充電器采用PFC+LLC開關電源架構,使用TEA19162+TEA19161T+TEA1995全套NXP恩智浦電源解決方案。內部使用GaN Systems的GS-065-011-1-L 增強型氮化鎵器件用于PFC升壓,LLC開關管使用兩顆SemiHow HCFL65R210 超結MOS管,搭配同步整流輸出固定電壓為降壓電路供電。
             
            降壓電路中,USB-C口采用偉詮WT6636F協議芯片搭配拓爾微TMI2286D進行降壓輸出,兩個USB-A口采用南芯SC8002同步降壓控制器搭配華羿微MOS管,固定5V輸出。充電器內部配有熱敏電阻進行過熱保護,高壓電解電容和固態電容來自萬京源,PCB雙面均有麥拉片和鋁片進行散熱,內部結構緊湊,用料可靠。


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