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----- 充电头网拆解报告 第2248篇 -----
安克推出了旗下首款USB PD3.1充电器，同时也是氮化镓充电器。这款充电器支持140W大功率输出，内部搭载氮化镓HFB架构。内置创新的堆叠技术和定制的器件，功率密度大幅提升，体积显著缩小。这款140W充电器与之前拆解的全氮化镓120W三口氮化镓充电器一样，采用了相同的英飞凌HFB+iGaN方案，支持宽电压输出，无需内置降压转换电路，输出效率更高。下面充电头网就对安克这款140W全氮化镓充电器进行详细拆解，看看内部设计如何。安克这款充电器包装盒除印有ANKER品牌、产品外观以及卖点外，还有显眼的USB PD 3.1字样，表明产品支持最新的PD快充标准。侧面印有充电器型号、颜色、重量、输入输出参数等信息。包装内含充电器、固定胶圈、使用说明书以及产品合格证。这款充电器不例外的也附送了一个固定胶圈，底部设有一圈吸盘，可以帮助充电器稳定进行充电。充电器采用PC材质黑色外壳，表面哑光，输出端设有银色装饰板，相较家族其它新品，这款外观更加简洁。输出：5V3A、9V3A、15V3A、20V5A、28V5A （140W Max）厚度为31.04mm，算得充电器功率密度约为1.14W/cm³。并且具备5V3A、9V3A、15V3A、20V5A、28V5A五组固定电压档位，以及3.3-11V5A一组PPS电压档位。额外支持AVS 15-28V可变电压输出，输出功率最大为140W。使用安克140W氮化镓充电器给苹果MacBook Pro充电，测得功率为27.86V 4.99A 139.11W，成功开启PD3.1 28V5A快充。
看完了安克140W氮化镓充电器的开箱，尺寸和测试，下面就对充电器进行拆解，看看用料做工如何。沿外壳接缝拆开外壳，可以看到充电器内部背粉色导热胶灌封成为一个整体。由于内部为灌封结构，无法取出PCBA模块，使用切割机切开外壳，取出内部PCBA模块。交流输入通过导线焊接连接到PCBA模块，折叠插脚贴有麦拉片绝缘。使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为53.27mm。充电器内部PCB焊接多块小板，小板上焊接元器件，由常规的平面布局升级为立体布局，充分利用PCB面积，增加空间利用率并减小体积。输出侧滤波电容，谐振电容和高压滤波电容均缠绕粘贴胶带绝缘。PCBA模块正面一览，左侧大元件为变压器，左下角为输出滤波电容和输出USB-C母座小板。右上角为输入保险丝和EMI滤波电路，下方是PFC升压电感，右下角为高压滤波电容。在变压器和PFC升压电感中间是滤波电容和PFC升压整流管。在PCBA模块背面，左上角为输入端整流桥，下方是PFC升压开关管。在左下角是HFB混合反激控制器和半桥氮化镓芯片，右上角是三颗贴片Y电容和两颗白色光耦。通过对充电器PCBA的观察发现，Anke这款140W氮化镓充电器采用PFC+HFB半桥架构设计，PFC电路将输入电压升压为HFB半桥电路供电，经过同步整流输出。输出电压由协议芯片控制调节，进行宽范围输出，同时协议芯片还进行PFC控制。PFC升压开关管采用纳微氮化镓功率芯片，HFB半桥采用英飞凌集成功率级。下面就从输入端开始了解整个充电器的设计与用料。充电器输入端一览，两块小板分别焊接滤波电容，滤波电感，保险丝，共模电感和安规X2电容。输入端保险丝来自贝特电子，出料号932，规格为5A 250V，用于输入过流保护。第二颗共模电感特写，同样采用漆包线和绝缘线绕制，涂有白色胶水固定。贴片整流桥特写。整流桥用于将输入交流电转换成脉动直流电，整流桥丝印60M。在背面的对应位置也焊接一颗整流桥，使用两颗整流桥半桥连接组成全桥，均摊发热。充电器侧面焊接高压滤波电容，PFC升压电感和滤波小板。整流桥输出的滤波电容和滤波电感焊接在垂直焊接的小板上。薄膜滤波电容来自东莞成希，规格为1μF 450V。另一颗滤波电容同样来自东莞成希，规格同样为1μF 450V。经过滤波电路的直流电进入PFC电路升压。PFC控制器来自安森美，型号NCP1623，其基于创新的 Valley 同步频率折返（VSFF）方法。VSFF 可在标称负载和轻负载条件下最大限度地提高效率，在重载时运行在临界模式，轻载运行在断续导通模式，并支持谷底开通以提高效率。NCP1623支持临界模式、断续导通模式运行，谷同步频率折返可在标称负载和轻负载下提升效率，并且可在低开关频率下获得良好的功率因数。PFC升压开关管采用纳微NV6136A，这是一颗高集成的氮化镓功率芯片，内置驱动器以及高精度无损耗电流采样电路，消除取样电阻的损耗。NV6136A内置170mΩ导通电阻，耐压700V的氮化镓开关管，支持2MHz开关频率，采用6*8mm QFN封装，节省面积。PFC升压整流管来自安森美，型号MURF860，是一颗8A电流，耐压600V的超快恢复二极管，采用TO220FP封装。初级控制器来自英飞凌，型号为XPDS2201，是一颗数字混合反激控制器，内部集成600V高压启动电路和高低侧MOS驱动。采用峰值电流模式控制，用于快速的负载响应。基于输出电流水平自动切换到突发模式运行，支持初级侧过电压保护，待机功耗＜75mW，可通过单引脚UART界面配置参数，采用PG-DSO-14封装，外围元件精简。半桥氮化镓芯片同样来自英飞凌，型号IGI60F1414A1L，其内部集成两颗140mΩ导阻，耐压600V的氮化镓开关管，以半桥形式连接，并具备独立的隔离驱动器。相比两个独立的氮化镓开关管以及驱动器的组合，大大节省PCB占板面积。IGI60F1414A1L支持400W半桥应用，内置驱动的氮化镓器件极大程度的简化了驱动电路的设计，并可针对设计进行特性优化。英飞凌XPDS2201混合反激控制器搭配IGI60F1414A1L半桥氮化镓芯片，集成度更高，并且降额使用，温升更低，打造了更高效的氮化镓快充解决方案。为初级主控芯片供电的滤波电容来自永铭，规格为18μF100V。拆下电路板正面的直插元器件，在高压滤波电容下方还焊接初级电流检测电阻。与变压器初级绕组串联的谐振电容，规格为0.47μF 250V。变压器特写，磁芯使用胶带严密缠绕绝缘，次级绕组采用多层绝缘线。两颗贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司，具有体积小、重量轻等特色，非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中。料号为TMY1471K。特锐祥专注于被动元器件的研发、生产及销售，注册资本1亿元。旗下有自主电容品牌两类：SMD TRX及DIP TY电容器，TRX将致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品类的应用，为客户提供更多的解决方案。另一颗贴片Y电容同样来自四川特锐祥科技股份有限公司，料号为TMY1101K。两颗光耦分别用于输出电压反馈调节和PFC升压控制，光耦型号均为CT1018。小板正面焊接变压器次级绕组，同步整流控制器和同步整流管。同步整流控制器来自MPS，丝印IBUJN，实际型号为MP6951，为MPS最新推出的一款同步整流控制器，支持DCM，CCM，QR，ZVS工作模式，还支持ACF主动钳位反激和HFB混合反激，工作频率可达1MHz，支持驱动氮化镓同步整流管，支持高侧和低侧应用，采用TSOT23-6封装。同步整流管来自英飞凌，型号BSC0802LS，是一颗耐压100V的NMOS管，导阻3.4mΩ。输出侧焊接两颗滤波电容，滤波电感和USB-C小板，USB-C接口焊接在小板上。两颗输出滤波电容来自永铭，均为NPX系列固态电容，其中一颗规格为680μF 35V。另一颗滤波电容规格为560μF 35V，缠绕胶带绝缘。滤波电感采用漆包线并绕，内部使用塑料绝缘板并打胶固定。输出USB-C母座焊接在垂直焊接的小板上，节省空间。小板正面还焊接一颗VBUS开关管。小板背面焊接一颗协议芯片，电流取样电阻和用于静电保护的ESD二极管。USB PD协议芯片来自伟诠，型号WT6676F，是一颗支持USB PD3.1的协议芯片，支持36V输出电压，支持可编程的恒压恒流控制，内部集成低侧电流采样放大器，支持线损补偿。WT6676F支持可编程的保护功能，支持过压、欠压、过流和过热保护。芯片内置10位ADC用于电压和电流检测，芯片内置NMOS负载开关驱动器，内置输出放电管，内置供电稳压，支持PFC控制，支持节能模式，输入电压可达45V，采用QFN-16封装。在芯片右侧焊接一颗热敏电阻，用于检测充电器内部温度，进行过热保护。输出VBUS开关管来自AOS万代，型号AONR66406，是一颗耐压40V的NMOS，导阻5mΩ，采用DFN3*3封装。USB-C母座特写，采用过孔焊接固定，蓝色胶芯不露铜。Anker最新推出的全氮化镓140W充电器具备强悍的输出性能，兼容QC、PD、PPS主流快充协议，能够满足MacBook Pro 2021笔记本使用，可获得与原装充电器相同的快充体验。内部采用PFC+HFB电路架构，具有高性能小体积优势。其中PFC升压控制器采用安森美NCP1623，搭配纳微氮化镓功率芯片NV6136A，HFB半桥采用英飞凌XDPS2201混合反激控制器搭配IGI60F1414A1L半桥氮化镓芯片组成，为氮化镓快充提供集成度更高，体积更小，能效更高的解决方案。输出协议芯片采用伟诠WT6676F，支持3.3V~45V宽工作电压范围，支持USB PD 3.1 SPR 和EPR36V 规范，接口丰富，支持过热保护和PFC控制。充电器内部采用多块PCB焊接组合，并采用导热胶灌封工艺，增强散热性能，提升机械强度和耐候性，充分利用空间，缩小充电器体积。
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