拆解报告:小米GaN充电器Type-C 65W

摘要:

2020年2月13日,小米通过线上直播的形式,面向百万观众,正式发布了小米10Pro系列手机以及部分配件产品。其中,小米65W氮化镓充电器成为本次发布会的一大重要亮点。

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小米有品

据小米首席执行官雷军介绍,该款充电器具有小巧、高效、发热低等特点,并且支持小米10Pro超级快充,对一块4500mAh的超大电池从0%充电至100%仅需45分钟,小米就此也成为了第一家将氮化镓USB PD快充单独零售的品牌手机企业,并且149元的零售价更是创下行业新低,引发业内人士高度关注。

充电头网在第一时间便采购了这款充电器,并对其进行了详细的评测。而小米65W氮化镓充电器的内部用料怎么样也一直都是用户关注的重点,接下来充电头网就通过产品的详细拆解为大家揭晓。

一、小米GaN充电器Type-C 65W外观

小米65W氮化镓PD快充充电器采用白色外包装盒,正面居中印有充电器的外观图片,右上角为橙色的小米logo,产品名称:小米GaN充电器Type-C;右下角印着65W的字样。

天地盖包装盒,内部采用纸质内衬固定充电器,保护到位。整套包装看起来也很精致。

自带一根USB-C to USB-C数据线,可用于USB-C接口的笔记本电脑、手机等设备充电。

包装盒内物品一览,包含充电器、数据线、使用说明书。

标配的这根线材长度为1米,通过ChargerLAB POWER-Z KM001C测试仪读取线材E-Marker信息,线材支持20V 5A电流传输能力,也就是常说的100W 5A E-marker线材。数据传输方面,支持USB2.0传输速率。

小米65W氮化镓PD快充充电器采用为白色PC材质,表面为钢琴烤漆处理工艺,非常光滑。考虑到外观完整性,充电器在出厂时采用保护膜包裹。充电器机身侧面为圆弧过渡,并丝印着“XIAOMI 65W”字样。充电器输入端为固定式插脚,输出端为单USB-C口。

这款充电器的横截面积比一元硬币稍大,体积小巧,可以轻松单手握持,非常便携。

输出端USB-C接口采用白色胶芯,每一个侧面设有8根触点。

充电器插脚侧印着产品的品牌参数,型号:AD65G,输入:100-240V~ 50/60Hz 1.7A,输出:5V/3A、9V/3A、10V/5A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A,65W MAX,已经通过了CCC认证。制造商:南京酷科电子科技有限公司;监制:江苏紫米电子技术有限公司;生产厂:东莞市福瑞康控股有限公司。

三款充电器体积对比,从左到右依次是小米65W氮化镓PD快充充电器AD65G、小米65W PD充电器AD651以及小米45W PD快充充电器CDQ02ZM。通过与小米自家另外两款充电器的体积和功率的对比,可以很明显的感受到氮化镓快充的优势。

经过实测,充电器宽度约为31mm。

厚度同样约为31mm。

充电器长度约为56.2mm。

经过称重测量,小米65W氮化镓快充充电器的重量约为82g。

很多网友质疑长条状的充电器在用于墙插使用时容易掉。其实不然,因为小米这款充电器的体积和重量都比较小,插脚侧也有足够的支撑面,可以适应墙插等使用场景。

在用于排插时,就更不用担心充电器的体积过大而占用旁边的孔位了,余量相当充足。

使用ChargerLAB POWER-Z KM001C检测充电器输出协议,显示支持BC1.2、Apple2.4A、AFC、FCP等协议。

通过诱骗可以看到它还支持QC3.0 ClassB,最大电压为20V。

使用ChargerLAB POWER-Z KM001C继续检测充电器的PDO报文,显示支持5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A五档固定电压档位,以及5-11V/3A、5-20V/3.2A两档PPS电压档位。

二、小米GaN充电器Type-C 65W拆解

首先从输出端打开充电器外壳,可以看到两块PCB板呈L形布置。

打开外壳之后,内部PCBA模块无法直接取出,只能动用切割机继续将外壳切开。

取出内部PCBA模块之后,可见外围使用大面积的铜片包裹,输入端使用塑料骨架支撑绝缘。

从输出端看,在两块PCB板之间卧置了一颗较大体积的初级滤波电容,外围使用马拉胶带包裹,并在顶部还套有橡胶绝缘套。

拆除PCBA模块外围的铜片,铜片内侧贴有绝缘塑料板和马拉胶带,并在在芯片对应的位置增设导热垫。

小米65W氮化镓充电器采用的是平面变压器,外侧包裹着铜箔屏蔽层。平面变压器所在的PCB板上还设有一颗同步整流芯片和同步整流MOS管,并使用硅胶和小块导热垫增强导热性能。

初级滤波电解电容和变压器之间通过注胶固定,电解电容与两款PCB板之间均留有空隙。

继续拆下输入端的塑料骨架,可见输入端还有两款小PCB板。

输入端的两块小PCB板上分别设置了安规电容、共模电感和整流桥等;变压器铜箔上丝印TEC25001字样。

充电器在装配时,变压器两侧均设有一块小体积导热垫。

PCBA模块的电源输入通过底部主PCB上的两个沉金触点实现。

拆下输入滤波电解电容,其中一根引脚套着绝缘橡胶套,底部的PCB板上贴有橡胶垫。

去掉绝缘马拉胶带,电解电容的规格为400V 100μF。

电解电容品牌为AiSHi艾华,耐温105℃。

另一颗小体积的输入滤波电解电容同样来自艾华,规格为400V 18μF。

输入端PCB板上设有安规X电容和延时保险丝,其中延时保险丝规格为3.15A 250V。

充电器的输出端采用两颗整流桥,均摊发热。

主PCB板一览,右侧为初级侧,左侧为次级侧,初级和次级之间设有一颗亿光EL1018光耦,用于输出电压反馈。同时还采用了四颗贴片式Y电容,用于输出抗干扰。

初级侧两颗氮化镓功率芯片来自纳微半导体,型号分别为NV6115和NV6117,这也是整个产品的核心元器件。据了解,NV6115和NV6117内置驱动器以及复杂的逻辑控制电路,170mΩ导阻和120mΩ导阻,耐压650V,支持2MHz开关频率,采用5*6mm QFN封装,节省面积。

纳微半导体 NV6115 详细资料。

纳微半导体 NV6117详细资料。

在两颗氮化镓功率芯片旁边是一颗安森美的控制器NCP51530B。

安森美NCP51530是一款700V高压侧和低压侧驱动器,具有3.5A电源和3A汇极电流驱动能力,适用于交直流电源和逆变器。NCP51530在高频工作时提供最佳的传输延迟、低静态电流和低开关电流,该芯片专为高频工作的高效电源而设计。NCP51530有两个版本,NCP51530A/B。NCP51530A具有典型的60 ns传播延迟,而NCP51530B具有典型的25 ns传播延迟。NCP51530采用SOIC8和DFN10封装。

亿光EL1018光耦,用于输出电压反馈。

USB-C接口背面设有一颗VBUS开关,采用东芝TPCC8104 PMOS管。

东芝TPCC8104 详细资料。

主PCB板背面靠接USB-C接口处设有一颗协议芯片,初级侧为一颗主控芯片。

USB PD快充协议芯片采用赛普拉斯CYPD3174,该芯片支持PD3.0包括PPS协议,支持QC4.0,苹果2.4A等其他快充协议;内置多重全面的保护功能,内置32位M0处理器,集成振荡器且无需外部时钟。

赛普拉斯 CYPD3174 详细资料。

来自TI德州仪器的UCC28780初级控制器,其工作频率可达1MHz,远高于常见民用开关电源频率,同时符合日渐严格的能耗及效率标准,支持GaN功率管,内置多种保护功能。

TI UCC28780详细资料。

在协议芯片旁边还有一颗丝印D8B的LDO。

在侧面的变压器PCB板左侧,设有同步整流控制器、同步整流MOS管以及一颗贴片电容。 通过PCB板上“Design by Cukteck”字样得知,小米65W氮化镓USB PD快充充电器由酷科研发,可见酷科在GaN氮化镓充电器研发方面有很深的造诣。

同步整流控制采用MPS芯源半导体MP6908。

MP6908详细规格参数。

次级同步整流MOS管采用英飞凌 BSC0805LS,100V耐压,导阻7mΩ。

英飞凌 BSC0805LS 详细资料。

平面变压器宽度约为18mm。

长度约为25.4mm。

厚度约为9.9mm。

变压器后面是两颗基美(kemet)钽聚合物电容,用于输出滤波,100μF25V,两颗并联,该电容在苹果87W USB  PD充电器中也有使用。

充电器全部拆解完毕。

充电头网拆解总结

小米这款65W充电器在使用了氮化镓功率器件后,突破技术壁垒,将体积浓缩到30.8×30.8×56.3mm内,不仅产品功率密度高达1.21W/cm³,同时也将充电器的重量控制在82g,真正做到了大功率、小体积、轻巧便携。

经过充电头网实测,小米65W氮化镓充电器拥有5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A五个固定电压档,以及支持5-11V3A / 5-20V3.2A两个PPS电压档;同时还可兼容APPLE2.4A、三星AFC、华为FCP、QC3.0等,支持协议广泛,可兼容市面上大部分手机、笔记本电脑以及移动电源等产品。

充电头网通过拆解了解到,小米65W氮化镓充电器之所以能够实现功率密度的突破,主要得益于内置了纳微半导体的GaNFast氮化镓功率芯片NV6115和NV6117,搭配安森美NCP51530和TI UCC28780实现高频开关,从而让变压器的体积大幅缩减。同时这款充电器输出滤波采用的是贴片电容,让体积得到进一步压缩。兼容性方面则选用赛普拉斯的解决方案,CYPD3174性能没的说,除了常规协议之外,还可对小米10 Pro实现50W快充。

散热方面,充电器内部的功率器件及变压器部分均增加导热垫设计,整个PCBA模块外围使用铜板包裹,起到均匀散热的作用。整个产品用料扎实,做工精细,堪称充电器中的精品。

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