在今年的CES2020展會上曾有多款100W PD快充充電器亮相,增長率達500%,如今過去了幾個月,其中部分充電器已相繼量產并在市面出售。深圳市鴻達順科技開發有限公司曾在CES2020展會上展示過兩款100W充電器,分別是2C3A五口充電器和2A2C四口充電器兩種款式。
最近充電頭網拿到了鴻達順100W 2C3A五口快充充電器HDD15-3-PD這款,這款桌面充電器的兩個USB-C口最大輸出功率均為100W,性能一樣,支持盲插使用,此外還兼容45W PPS快充協議,可以為三星Note 10+快速充電;另外三個USB-A接口最大輸出功率均為18W,而且支持多快充協議。下面我們就對這款充電器進行拆解,看看其內部設計用料如何。
一、鴻達順100W五口快充充電器外觀

這款產品使用牛皮紙盒包裝,正面印有充電器簡圖和四大特性標識,右上角貼有產品參數貼紙。

包裝盒背面印有可充電設備標識和充電器相關參數信息,產品已經通過了FCC認證和CE認證。

打開包裝盒,充電器放置在凹槽里,并包裹防震氣泡袋進行保護。

包裝內全部東西一覽,包括充電器、電源線、固定支架和使用說明書。

充電器隨機附帶一條8字線,線身扁平設計,線芯規格為2x0.75mm2、18AWG x 2C。整根線長1.5m,可應付大多使用場景。

連接充電器的線頭磨砂處理,并設計有凸齒條紋塊,方便用戶插拔使用。

充電器采用PC阻燃材質黑色外殼,表面磨砂抗指紋,機身兩側弧面設計,圓潤不硌手。配備的支架可豎立固定充電器,讓桌面更加整潔。

機身正面印有“HUWDER——鴻達電源”,右上角配有一個電源燈,接通電源線后亮綠光。

輸入端外殼上印有產品的參數信息
產品型號:HDD15-3-PD
輸入:100-240V~50/60Hz 1.5A
總輸出:120W
USB-C:5/9/12/15V3A、20V5A(Each Port)
PPS:3.3-11V/3A、3.3-16V/3A、3.3-20V/3A
USB-A:3.6V-6V/3A 、6V-9V/2A 、9V-12V/1.5A 、
制造商:深圳市鴻達順科技開發有限公司
產品已經通過了FCC認證和CE認證。

輸出端配備2C3A五個輸出接口,兩個USB-C口黑色膠芯不露銅,最大輸出均為100W;三個USB-A口橘紅色膠芯,其中兩個有灰色絲印連接,和中心的USB-A接口加以區別。

充電器凈重約為314g。

小編通過使用ChargerLAB POWER-Z KT001檢測發現,通過灰色絲印連接在一起的兩個USB-A輸出協議一樣,均支持Apple 2.4A、Samsung 5V/2A、DCP協議,以及QC2.0/3.0、AFC和FCP快充協議。

中間的USB-A口通過POWER-Z KT001檢測輸出協議發現,比起前面兩個USB-A口還多支持一個SCP快充協議,這也就是它們有所區別的地方。

此外使用POWER-Z KT001檢測發現兩個USB-C口輸出協議一樣,都支持Apple 2.4A、Samsung 5V/2A、DCP協議,以及QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP多個快充協議。

而且兩個USB-C接口的PDO報文也一樣,都支持USB PD3.0快充標準,具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五組固定電壓檔位和3.3-21V/3A一組PPS電壓檔位。

使用鴻達順100W快充充電器給100W移動電源充電,ChargerLAB POWER-Z KM001C顯示充電電壓20.13V,電流5.05A,充電功率101.6W,成功進入100W USB PD快充模式。
二、鴻達順100W五口快充充電器拆解
這款2C3A五口充電器是如何做到兩個USB-C口完全一致且都能進行100W輸出,USB-A口卻又有所不同,下面我們就對這款充電器進行拆解,看看內部如何設計。

將機身殼拆開,機身邊緣采用超聲波焊接工藝封裝。

PCB板正面覆蓋有一大塊金屬散熱片,用于均勻散熱,散熱片靠近輸入端位置還粘貼絕緣膠帶進行絕緣。

PCB板正面整體一覽,元器件焊接整齊有序,布局層次明顯,分為前中后三區域,并有兩塊散熱片進行隔離和幫助芯片導熱。從圖片上的電路布局可見,鴻達順100W 2C3A五口快充充電器采用了開關電源定壓輸出,多路輸出獨立降壓的設計架構。PCBA前中后三區域分別對應高壓濾波輸入、恒壓輸出、低壓濾波輸出三大部分。
而且充電器輸出端經過二次降壓后分四路獨立輸出,其中兩個USB-C口各一路獨立輸出,性能完全一致,支持功率盲插功能,任意單一插入都能獲得100W滿載輸出,另外三個USB-A口分為兩路輸出。

PCB板背面一覽,初級次級分界明顯,留有一定的安全距離。背面僅有初級次級兩顆關鍵控制芯片,整個PCBA的工藝水準頗高,大電流走線加錫,焊點飽滿,布局工整。下面我們從輸入端開始了解這些元器件并分析整個電路設計。

PCB板前端一覽,焊接有延時保險絲、輸入接口、NTC浪涌抑制電阻、兩級共模電感、濾波電感、電解電容、整流橋和變壓器等元器件,整流橋和開關管共用散熱片。

輸入接口塑料殼上有CCC認證、CE認證等信息。

旁邊有一顆延時保險絲規格為3.15A 250V。

另一側是一顆NTC浪涌抑制電阻,用于抑制上電浪涌電流。

共模電感外套熱縮管,用于濾除EMI干擾。

旁邊是一顆安規X電容。

安規X電容容量為0.47μF。

另一顆共模電感雙線繞制。

濾波電感特寫。

輸入端整流橋特寫,螺絲墊片固定,螺絲膠水加固。

兩顆橘紅色薄膜電容,0.47μF,450V耐壓。

APFC升壓電感使用膠帶包裹,頂部貼有信息標簽。

高壓濾波電解電容橫置并打膠固定。

拆下來后發現其規格為420V 120μF,因為使用了APFC升壓,電容可以適當減小容量。

PWM主控芯片采用的是NXP恩智浦TEA1755T,這款芯片集成了APFC控制器。

恩智浦TEA1755T規格資料。

兩顆高壓MOS管,分別是APFC升壓管和開關管,華潤芯功率 SPTA60R130E。中間一顆是統茂超快恢復二極管 URAF1060,10A,600V耐壓,用于APFC整流。散熱片上有凸起定位管子,且管子涂有硅脂,螺絲固定。

統茂 URAF1060 詳細資料。

PCB板側面一覽,板子中間放置一顆大個頭的變壓器,并打膠加固。

變壓器包裹絕緣膠帶,頂部噴碼有“15-3-PD-2”字樣。

板子另一側一覽,焊接有光耦、Y電容、次級同步整流MOS、固態電容和磁環電感這些元器件。

億光 EL817光耦,橫跨在初級和次級之間,用于初級次級通信,反饋輸出電壓。

旁邊是三顆藍色Y電容,用于輸出抗干擾,這顆來自JNC嘉耐電子有限公司。

另外兩顆Y電容為QNR品牌。

MPS芯源半導體的次級同步整流控制器,MP6907,支持多種工作模式,支持標準和邏輯電壓MOS管,寬工作電壓。

MPS MP6907 詳細資料。

次級同步整流MOS采用華羿半導體HY3210MF同步整流MOS管,耐壓100V,TO220塑料封裝。

華羿半導體HY3210 詳細資料。

開關電源輸出濾波固態電容特寫,規格均為680μF 25V,這里作為次級側同步整流輸出濾波,二次降壓的輸入濾波。

濾波磁環電感外套熱縮管。

輸出端一覽,垂直焊接三塊二次降壓小板,三塊小板四路獨立輸出設計,并且還配有降壓電感和輸出濾波固態電容等元器件。

兩個USB-C母座所在小板電路設計一模一樣,均由智融SW3516搭配兩顆華羿MOS進行二次降壓輸出,兩C口輸出一致也就在情理之中。

智融SW3516主控芯片特寫,用于USB-C接口的降壓控制和協議識別。智融SW3516是一款高集成度的多快充協議雙口充電芯片,支持A+C口任意口快充輸出,支持雙口獨立限流。其集成了 5A 高效率同步降壓變換器,支持 PPS、PD、QC、AFC、FCP、SCP、PE、SFCP、低壓直充等多種快充協議,CC/CV 模式,以及雙口管理邏輯。

外圍只需少量的器件,即可組成完整的高性能多快充協議雙口充電解決方案。可廣泛應用于USB PD雙口快充車充、USB PD雙口快充充電器以及USB插排等產品。
通過充電頭網拆解發現,SW3516還被努比亞2C1A 65W氮化鎵充電器、京東京造65W 1A1C氮化鎵快速充電器、WIZ 96W USB PD快充超級充電站WIZ-PQ9901、iClever USB PD充電器、魔狐USB PD3.0 PPS快充車充采用。

SW3516外掛兩顆華羿HY1603C2 MOS管來為USB-C口輸出同步整流降壓,NMOS,耐壓30V。

華羿半導體 HY1603C2 詳細資料信息。

此外采用一顆銳駿半導體RUH4040M2 MOS作為USB-C口的輸出VBUS開關,NMOS,耐壓40V。

銳駿RUH4040M2詳細資料。
充電頭網了解到,采用銳駿MOS的產品還有畢亞茲65W 2C1A氮化鎵充電器、京造63W USB PD三口快充充電器、倍思45W USB PD快充充電器( 1A1C)、倍思60W 2A1C USB PD快充充電器、愛否開物1A2C 65W PD氮化鎵充電器等。

兩塊小板另一面的元器件也都一樣,降壓電感外套熱縮管,輸出濾波固態電容規格均為25V 330μF。

邊緣有一顆LED指示燈。
了解完USB-C電路情況,我們再來看看USB-A接口電路如何設計。

USB-A接口輸出端一覽,三個USB-A母座垂直焊接在主控PCB板上,后面有一塊金屬散熱片并包裹膠帶絕緣,再后面是一塊二次降壓電路板,電路板和散熱片的空隙里注膠幫助降壓電路散熱。

將母座和散熱片拆掉,清理掉硅膠,我們可以看到三個USB-A口所在電路二次降壓后分兩路輸出設計。

其中兩個USB-A口協議降壓芯片采用智融SW3515。SW3515是一款高集成度的多快充協議雙口充電芯片,支持雙A口任意口快充輸出,支持雙口獨立限流。其集成了5A高效率同步降壓變換器,支持 QC/AFC/FCP/SCP/PE/SFCP等多種快充協議,CC/CV模式,以及雙口管理邏輯。外圍只需少量的器件,即可組成完整的高性能多快充協議雙口充電解決方案。

智融 SW3515 詳細資料。

第三個USB-A口主控芯片采用智融SW3517。SW3517是一款高集成度的多快充協議雙口充電芯片,支持A+C口任意口快充輸出,支持雙口獨立限流。其集成了 5A 高效率同步降壓變換器,支持 PPS、PD、QC、AFC、FCP、SCP、PE、SFCP 等多種快充協議,CC/CV模式,以及雙口管理邏輯。外圍只需少量的器件,即可組成完整的高性能多快充協議雙口充電解決方案。

智融SW3517資料信息。

VBUS開關管,型號RU30D20M2,雙NMOS,耐壓30V,來自Ruichips銳駿半導體,用于兩個USB-A快充端口分配。

銳駿RU30D20M2詳細資料。

旁邊一顆單片機無絲印,信息不詳。

全部拆解完畢,來張全家福。
充電頭網拆解總結
充電頭網通過拆解了解到,鴻達順100W 2C3A五口快充充電器整體電路采用開關電源和四路DC-DC架構,其中開關電源部分,初級側采用恩智浦TEA1755T控制AFPC升壓及初級開關,次級側由MPS同步整流芯片控制華羿MOS同步整流,開關電源固定電壓輸出。
四路DC-DC二次降壓輸出,其中雙USB-C電路設計完全一樣,均由SW3516搭配兩顆華羿MOS實現二次降壓輸出;另外三個USB-A接口分兩路輸出,其中兩個接口由SW3515控制輸出,另一個接口由SW3517控制輸出。通過智融多顆芯片的使用最終實現多口輸出功率智能分配。此外使用兩級固態電容進行濾波,輸出純凈。產品整體用料做工扎實。
其次是設計方面,充電器從輸入到輸出布局合理層次分明,元器件焊接整齊緊湊。不僅配備了多塊散熱片,還通過注膠增強散熱效果。此外變壓器和電感電容等器件打膠加固,增強了穩定性。
得益于智融芯片的使用,充電器五個輸出接口支持QC2.0/3.0、AFC、FCP等多個快充協議,兼容性好;此外兩個USB-C一致支持5/9/12/15V3A、20V5A五組固定電壓檔位和3.3-21V/3A一組PPS電壓檔位,最大輸出均為100W,支持盲插使用更方便,可滿足手機和筆記本等多設備同時快充需求。
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