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拆解報告:SlimQ 65W氮化鎵USB PD快充充電器SLIMQ-GaN65AC



前不久,小米剛發布了一款65W氮化鎵USB
PD快充充電器。同時,氮化鎵快充技術在發布會上也獲得了雷軍的高度評價。無獨有偶,充電頭網近期也拿到了一款世界上最小的65W
1A1C氮化鎵快充充電器,其品牌為SlimQ。除了小巧的機身之外,這款產品還可以同時為兩台設備供電,滿足多設備快充的需求。

此外,SlimQ這款65W氮化鎵快充充電器較常規充電器產品而言,其包裝更加精緻,充電器的外觀也更具特色。下面就通過拆解為大家分享這款產品的內部結構。

一、SlimQ 65W氮化鎵USB PD快充充電器外觀

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SlimQ 65W氮化鎵USB PD快充充電器的包裝盒異於常規產品,採用黑色的收納盒包裝,相比同類產品更為精緻,也可以方便用戶後續收納使用。包裝盒正面印著SlimQ的品牌logo,非常顯眼。

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包裝盒裡面就是SlimQ 65W氮化鎵快充充電器套裝,包含一個氮化鎵充電器、一根USB-C to USB-C充電線,以及一份使用說明書。

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白色USB-C to USB-C充電線線長約1.8米,滿足日常設備的充電應用需求。

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從正面看,SlimQ這款充電器採用了三段式設計,輸入插腳和輸出接口兩端啞光硬質塑料材質,三個側面的中間部分貼有PU仿真皮,表面呈凹凸狀,手感舒適,且具有很好的防滑效果。

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側面有一個橙色品牌logo。

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充電器標配了固定式的美規插腳,也可在國內使用。

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輸出端配有一個USB-A接口和一個USB-C接口,其中USB-A接口採用橙色膠芯表示支持快充,USB-C口為黑色膠芯,端面不露銅;接口和外殼模具契合度高。

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另一個側面印著產品的詳細規格參數,型號:SLIMQ-GaN65AC,輸入:100-240V 1.5A 50/60Hz,USB-C口輸出:5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、 20V/3.25A,USB-A口輸出:5V/2.4A、9V/2A、12V/1.5A;最大輸出功率為65W,產品滿足VI級能效標準,並且已經通過了FCC、CE、CCC、RoHS等多種認證。

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與常規45W單口充電器對比,SlimQ 65W氮化鎵充電器約只相當其體積的一半,優勢非常明顯。並且1A1C的接口設計可以同時滿足一台筆記本電腦和一台手機的充電需求,更加實用。

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SlimQ這款氮化鎵充電器淨重約為92g。

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快充協議方面,首先使用ChargerLAB POWER-Z KT001檢測USB-A接口的協議,顯示支持Apple2.4A、DCP、QC3.0、QC2.0、AFC、FCP等多種協議。

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繼續檢測USB-C接口的協議,顯示支持Apple2.4A、DCP、QC3.0、QC2.0等協議。

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在單口輸出時,使用ChargerLAB POWER-Z KM001C檢測USB-C接口的PDO報文,顯示具有5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A五組固定電壓檔位,最大輸出功率為65W,與標稱參數一致。

在USB-C口和USB-A口同時輸出時,USB-A口依然保持18W輸出,USB-C接口的PDO報文為5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/ 2.25A五組固定電壓檔位,最大輸出功率為45W,USB-C口和USB-A口總輸出功率為63W。

二、SlimQ 65W氮化鎵USB PD快充充電器拆解

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首先從插腳側打開充電器外殼,內部PCB模塊與AC插腳通過導線焊接連接。

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插腳末端焊點圓潤飽滿,金屬片沖壓固定。

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取出內部的PCBA模塊,可見其外圍使用金屬散熱片包裹,起到增大散熱面積,均勻散熱的作用。

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金屬散熱片邊緣均採用馬拉膠帶包裹絕緣。

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繼續拆卸掉外圍的金屬散熱片,可見內側均貼有馬拉膠帶絕緣。

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整個模塊採用三塊PCB板組成,正面元器件佈局非常緊湊,間隙注滿白色矽膠,一方面固定元器件,一方面加速熱量傳導。

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輸入端設有一塊塑料絕緣片。

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側面PCB板以中間的光耦為界,右側是PWM主控芯片,下方R250電阻是開關管電流取樣電阻。左側是USB-C協議芯片。光耦下方鏤空,設有一顆Y電容。

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初級主控PWM芯片來自安森美,型號NCP1342,高頻PWM控制器,集成高壓啟動電路和X2電容放電。

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安森美NCP1342詳細規格資料。

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USB-C接口協議採用慧能泰半導體的HUSB339。該芯片是深圳慧能泰半導體科技有限公司最新推出的USB PD3​​.0快充協議芯片,目前已經通過USB-IF協會的USB PD3​​.0 PPS認證,TID 62。同時這也是中國大陸地區第一款通過USB PD3​​.0 PPS認證的芯片,其支持多達五檔FPDO和二檔APDO,支持5V~23V範圍內任意設置和組合FPDO檔位,所有PDO的最大電流等級可達5A。

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充電頭網了解到,慧能泰HUSB339自帶VCONN電源和USB電子標籤芯片(eMarker )檢測,支持最大5A 、115W大功率輸出的單芯片PD協議方案;CC引腳支持28V高壓,有效保護CC腳與VBUS高壓短路的風險;並支持通過Type-C口燒錄。

同時,該芯片支持1A1C雙口輸出智能功率分配功能,即在只有C口插入的時候,C口滿負載輸出,當A口插入負載時有兩種場景:

※A口插入負載,C口輸出自動減少任意功率進行廣播功率和供電;A口拔出負載C口自動恢復滿負載輸出。

※A口插入負載,C口輸出自動降到5V3A進行廣播功率和供電;A口拔出負載C口自動恢復滿負載輸出。

充電頭網了解到,採用慧能泰HUSB339協議芯片的產品還有圖拉斯30W 1A1C USB PD快充充電器、南孚Aircharge 65W PD快充充電器、AKAVO愛否開物1A1C 65W PD快充充電器等產品。

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位於初級和次級之間的億光EL1019光耦,用於輸出電壓反饋調節。

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Y電容,用於輸出抗干擾。

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另一塊方形小PCB板上設有一顆同步整流降壓芯片,負責USB-A接口降壓輸出控制。

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USB-A接口同步降壓芯片來自SOUTHCHIP南芯半導體,型號SC8903。該芯片是一顆內部集成四管H橋的高效率同步升降壓轉換器,支持最高24V工作電壓,支持動態輸出電壓控制,開關頻率可調節,具有可編程的輸入和輸出電流限制,支持多種保護功能。

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南芯SC8903詳細規格資料。充電頭網了解到,南芯SC8903此前已被Anker PowerCore Fusion PD超級充、MOMAX 66W USB PD充電器、JDB 45W USB PD快充充電器等產品採用。

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主PCB板的輸入端採用兩顆整流橋並聯,均攤發熱。

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次級同步整流控制器絲印IAZEK來自MPS芯源半導體,型號MP6908,旁邊是同步整流MOS管。

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MP6908詳細規格參數。

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次級同步整流MOS管來自恆泰柯半導體,型號HGN115N15SL,耐壓150V,導阻8mΩ。

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恆泰柯HGN115N15SL詳細規格資料。

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USB-A接口協議芯片採用天鈺科技的FP6601Q。這款芯片支持高通 QC3.0/2.0與華為FCP,通過監控USB D+/D-上的電壓數據自動調整供電設備上的輸出電壓,互相握手識別後設備提升充電功率縮短充電時間。在本身就支持QC3.0,QC2.0和FCP的情況下,還能自動識別APPLE、三星、BC1.2協議。

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天鈺FP6601Q詳細規格資料。

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將三塊PCB板分別拆下,並清除元器件之間的矽膠。

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側面PCB板內側設有一顆氮化鎵開關管,USB-C接口旁邊為輸出VBUS開關管,AC輸入側有延時保險絲和共模電感。

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來自Navitas納微的GaNFast氮化鎵功率芯片NV6115。其內置驅動器以及復雜的邏輯控制電路,170mΩ導阻,耐壓650V,支持2MHz開關頻率,採用5*6mm QFN封裝,節省面積。

充電頭網了解到,納微NV6115此前已被Anker PowerCore Fusion PD超極充、RAVPower 45W GaN PD充電器、倍思65W氮化鎵充電器、ROxANNE 66W氮化鎵USB PD雙口快充充電器等產品採用。

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納微半導體NV6115詳細資料。

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USB-C接口VBUS開關來自后羿半導體,型號HY15P03,PMOS,耐壓30V,導阻4.8mΩ。

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后羿HY15P03詳細規格資料。

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輸入端延時保險絲,3.15A 250V,旁邊的共模電感用於抑制EMI電磁干擾。

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另一塊小PCB板背面設有一顆降壓電感以及一顆濾波電容,電感線圈使用矽膠固定。

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降壓濾波固態電容來自永銘電子,規格270uF 16V。屬於高分子固態鋁電解電容器 NPX系列,客戶定制產品。該系列目前已實現量產,工作溫度範圍在-55℃~105℃   2000小時壽命。產品性能優勢為:高可靠性,低ESR、小型化、高容許紋波電流。

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主PCB板輸入端採用三顆電解電容濾波,旁邊設有一顆小電容,用於PWM芯片供電。

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輸入濾波採用永銘電子的插件鋁電解電容器KCX系列,400V33μF,尺寸10*18mm,該系列是2019年推出快充電源專用產品,目前已實現量產。工作溫度範圍在-55℃~105℃   3000小時壽命。產品性能優勢為:抗雷擊、低漏電流(低待機功耗)、高紋波電流、高頻低阻抗。該充電器採用三顆並聯,合計99uF。

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在電解電容旁邊設有一顆色環電阻、共模電感以及一顆安規X電容。

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安規X電容特寫。

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變壓器使用馬拉膠帶包裹絕緣。

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USB-A接口垂直焊接在主PCB板上,尾部套用橙色絕緣套。

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USB-A接口旁邊設有一顆固態電容,用於USB-C接口輸出濾波,規格820μF 25V,屬於永銘電子的高分子固態鋁電解電容器NPX系列,尺寸8*14mm, 該系列目前已實現量產。工作溫度範圍在-55℃~105℃,2000小時壽命。產品性能優勢為:高可靠性,低ESR、小型化、高容許紋波電流。

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充電器全部拆解完畢。

充電頭網拆解總結

SlimQ 65W氮化鎵快充充電器具有小巧便攜的特點,與常規45W充電器相比,體積僅為其一半。 1A1C兩個接口均可支持快充輸出,可充筆記本電腦也可充手機。協議方面支持USB PD、QC3.0、QC2.0、AFC、FCP、Apple 2.4A等多種協議,可以一機多用,出門攜帶十分方便。

充到頭網拆解發現,這款產品的AC-DC部分採用納微半導體氮化鎵功率芯片、安森美PWM主控、MPS同步整流控制器以及恆泰柯同步整流MOS;USB-C接口輸出採用慧能泰HUSB339協議芯片,USB-A接口輸出由南芯SC8903二次降壓,並採用天鈺FP6601Q作為協議芯片。 1A1C兩個接口智能輸出,實現功率智能分配。

此外,充電器內部採用全套永銘小體積電容用於初、次級濾波;同時,為了實現小體積的散熱問題,充電器內部注入了大量矽膠,並在PCBA模塊外圍使用金屬均熱片包裹,避免大功率輸出時局部溫升過高。