拆解報告:小米GaN充電器Type-C 65W

充電頭網 發佈 2020-02-27T16:13:57+00:00

標配的這根線材長度為1米,通過ChargerLABPOWER-Z KM001C測試儀讀取線材E-Marker信息,線材支持20V 5A電流傳輸能力,也就是常說的100W 5A E-marker線材。

2020年2月13日,小米通過線上直播的形式,面向百萬觀眾,正式發布了小米10Pro系列手機以及部分配件產品。其中,小米65W氮化鎵充電器成為本次發布會的一大重要亮點。

據小米執行長雷軍介紹,該款充電器具有小巧、高效、發熱低等特點,並且支持小米10Pro超級快充,對一塊4500mAh的超大電池從0%充電至100%僅需45分鐘,小米就此也成為了第一家將氮化鎵USB PD快充單獨零售的品牌手機企業,並且149元的零售價更是創下行業新低,引發業內人士高度關注。

充電頭網在第一時間便採購了這款充電器,並對其進行了詳細的評測。而小米65W氮化鎵充電器的內部用料怎麼樣也一直都是用戶關注的重點,接下來充電頭網就通過產品的詳細拆解為大家揭曉。

一、小米GaN充電器Type-C 65W外觀

小米65W氮化鎵PD快充充電器採用白色外包裝盒,正面居中印有充電器的外觀圖片,右上角為橙色的小米logo,產品名稱:小米GaN充電器Type-C;右下角印著65W的字樣。

天地蓋包裝盒,內部採用紙質內襯固定充電器,保護到位。整套包裝看起來也很精緻。

自帶一根USB-C to USB-C數據線,可用於USB-C接口的筆記本電腦、手機等設備充電。

包裝盒內物品一覽,包含充電器、數據線、使用說明書。

標配的這根線材長度為1米,通過ChargerLAB POWER-Z KM001C測試儀讀取線材E-Marker信息,線材支持20V 5A電流傳輸能力,也就是常說的100W 5A E-marker線材。數據傳輸方面,支持USB2.0傳輸速率。

小米65W氮化鎵PD快充充電器採用為白色PC材質,表面為鋼琴烤漆處理工藝,非常光滑。考慮到外觀完整性,充電器在出廠時採用保護膜包裹。充電器機身側面為圓弧過渡,並絲印著「XIAOMI 65W」字樣。充電器輸入端為固定式插腳,輸出端為單USB-C口。

這款充電器的橫截面積比一元硬幣稍大,體積小巧,可以輕鬆單手握持,非常便攜。

輸出端USB-C接口採用白色膠芯,每一個側面設有8根觸點。

充電器插腳側印著產品的品牌參數,型號:AD65G,輸入:100-240V~ 50/60Hz 1.7A,輸出:5V/3A、9V/3A、10V/5A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A,65W MAX,已經通過了CCC認證。製造商:南京酷科電子科技有限公司;監製:江蘇紫米電子技術有限公司;生產廠:東莞市福瑞康控股有限公司。

三款充電器體積對比,從左到右依次是小米65W氮化鎵PD快充充電器AD65G、小米65W PD充電器AD651以及小米45W PD快充充電器CDQ02ZM。通過與小米自家另外兩款充電器的體積和功率的對比,可以很明顯的感受到氮化鎵快充的優勢。

經過實測,充電器寬度約為31mm。

厚度同樣約為31mm。

充電器長度約為56.2mm。

經過稱重測量,小米65W氮化鎵快充充電器的重量約為82g。

很多網友質疑長條狀的充電器在用於牆插使用時容易掉。其實不然,因為小米這款充電器的體積和重量都比較小,插腳側也有足夠的支撐面,可以適應牆插等使用場景。

在用於排插時,就更不用擔心充電器的體積過大而占用旁邊的孔位了,餘量相當充足。

使用ChargerLAB POWER-Z KM001C檢測充電器輸出協議,顯示支持BC1.2、Apple2.4A、AFC、FCP等協議。

通過誘騙可以看到它還支持QC3.0 ClassB,最大電壓為20V。

使用ChargerLAB POWER-Z KM001C繼續檢測充電器的PDO報文,顯示支持5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A五檔固定電壓檔位,以及5-11V/3A、5-20V/3.2A兩檔PPS電壓檔位。

二、小米GaN充電器Type-C 65W拆解

首先從輸出端打開充電器外殼,可以看到兩塊PCB板呈L形布置。

打開外殼之後,內部PCBA模塊無法直接取出,只能動用切割機繼續將外殼切開。

取出內部PCBA模塊之後,可見外圍使用大面積的銅片包裹,輸入端使用塑料骨架支撐絕緣。

從輸出端看,在兩塊PCB板之間臥置了一顆較大體積的初級濾波電容,外圍使用馬拉膠帶包裹,並在頂部還套有橡膠絕緣套。

拆除PCBA模塊外圍的銅片,銅片內側貼有絕緣塑料板和馬拉膠帶,並在在晶片對應的位置增設導熱墊。

小米65W氮化鎵充電器採用的是平面變壓器,外側包裹著銅箔屏蔽層。平面變壓器所在的PCB板上還設有一顆同步整流晶片和同步整流MOS管,並使用矽膠和小塊導熱墊增強導熱性能。

初級濾波電解電容和變壓器之間通過注膠固定,電解電容與兩款PCB板之間均留有空隙。

繼續拆下輸入端的塑料骨架,可見輸入端還有兩款小PCB板。

輸入端的兩塊小PCB板上分別設置了安規電容、共模電感和整流橋等;變壓器銅箔上絲印TEC25001字樣。

充電器在裝配時,變壓器兩側均設有一塊小體積導熱墊。

PCBA模塊的電源輸入通過底部主PCB上的兩個沉金觸點實現。

拆下輸入濾波電解電容,其中一根引腳套著絕緣橡膠套,底部的PCB板上貼有橡膠墊。

去掉絕緣馬拉膠帶,電解電容的規格為400V 100μF。

電解電容品牌為AiSHi艾華,耐溫105℃。

另一顆小體積的輸入濾波電解電容同樣來自艾華,規格為400V 18μF。

輸入端PCB板上設有安規X電容和延時保險絲,其中延時保險絲規格為3.15A 250V。

充電器的輸出端採用兩顆整流橋,均攤發熱。

主PCB板一覽,右側為初級側,左側為次級側,初級和次級之間設有一顆億光EL1018光耦,用於輸出電壓反饋。同時還採用了四顆貼片式Y電容,用於輸出抗干擾。

初級側兩顆氮化鎵功率晶片來自納微半導體,型號分別為NV6115和NV6117,這也是整個產品的核心元器件。據了解,NV6115和NV6117內置驅動器以及複雜的邏輯控制電路,170mΩ導阻和120mΩ導阻,耐壓650V,支持2MHz開關頻率,採用5*6mm QFN封裝,節省面積。

納微半導體 NV6115 詳細資料。

納微半導體 NV6117詳細資料。

在兩顆氮化鎵功率晶片旁邊是一顆安森美的控制器NCP51530B。

安森美NCP51530是一款700V高壓側和低壓側驅動器,具有3.5A電源和3A匯極電流驅動能力,適用於交直流電源和逆變器。NCP51530在高頻工作時提供最佳的傳輸延遲、低靜態電流和低開關電流,該晶片專為高頻工作的高效電源而設計。NCP51530有兩個版本,NCP51530A/B。NCP51530A具有典型的60 ns傳播延遲,而NCP51530B具有典型的25 ns傳播延遲。NCP51530採用SOIC8和DFN10封裝。

億光EL1018光耦,用於輸出電壓反饋。

USB-C接口背面設有一顆VBUS開關,採用東芝TPCC8104 PMOS管。

東芝TPCC8104 詳細資料。

主PCB板背面靠接USB-C接口處設有一顆協議晶片,初級側為一顆主控晶片。

USB PD快充協議晶片採用賽普拉斯CYPD3174,該晶片支持PD3.0包括PPS協議,支持QC4.0,蘋果2.4A等其他快充協議;內置多重全面的保護功能,內置32位M0處理器,集成振蕩器且無需外部時鐘。

賽普拉斯 CYPD3174 詳細資料。

來自TI德州儀器的UCC28780初級控制器,其工作頻率可達1MHz,遠高於常見民用開關電源頻率,同時符合日漸嚴格的能耗及效率標準,支持GaN功率管,內置多種保護功能。

TI UCC28780詳細資料。

在協議晶片旁邊還有一顆絲印D8B的LDO。

在側面的變壓器PCB板左側,設有同步整流控制器、同步整流MOS管以及一顆貼片電容。 通過PCB板上「Design by Cukteck」字樣得知,小米65W氮化鎵USB PD快充充電器由酷科研發,可見酷科在GaN氮化鎵充電器研發方面有很深的造詣。

同步整流控制採用MPS芯源半導體MP6908。

MP6908詳細規格參數。

次級同步整流MOS管採用英飛凌 BSC0805LS,100V耐壓,導阻7mΩ。

英飛凌 BSC0805LS 詳細資料。

平面變壓器寬度約為18mm。

長度約為25.4mm。

厚度約為9.9mm。

變壓器後面是兩顆基美(kemet)鉭聚合物電容,用於輸出濾波,100μF25V,兩顆並聯,該電容在蘋果87W USB PD充電器中也有使用。

充電器全部拆解完畢。

充電頭網拆解總結

小米這款65W充電器在使用了氮化鎵功率器件後,突破技術壁壘,將體積濃縮到30.8×30.8×56.3mm內,不僅產品功率密度高達1.21W/cm³,同時也將充電器的重量控制在82g,真正做到了大功率、小體積、輕巧便攜。

經過充電頭網實測,小米65W氮化鎵充電器擁有5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A五個固定電壓檔,以及支持5-11V3A / 5-20V3.2A兩個PPS電壓檔;同時還可兼容APPLE2.4A、三星AFC、華為FCP、QC3.0等,支持協議廣泛,可兼容市面上大部分手機、筆記本電腦以及移動電源等產品。

充電頭網通過拆解了解到,小米65W氮化鎵充電器之所以能夠實現功率密度的突破,主要得益於內置了納微半導體的GaNFast氮化鎵功率晶片NV6115和NV6117,搭配安森美NCP51530和TI UCC28780實現高頻開關,從而讓變壓器的體積大幅縮減。同時這款充電器輸出濾波採用的是貼片電容,讓體積得到進一步壓縮。兼容性方面則選用賽普拉斯的解決方案,CYPD3174性能沒的說,除了常規協議之外,還可對小米10 Pro實現50W快充。

散熱方面,充電器內部的功率器件及變壓器部分均增加導熱墊設計,整個PCBA模塊外圍使用銅板包裹,起到均勻散熱的作用。整個產品用料紮實,做工精細,堪稱充電器中的精品。

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