拆解报告:倍思65W 2C1A氮化镓充电器

2022-02-21

受疫情影响,全球缺芯变成一种常态。为保证能持续正常供应市场,像倍思这些大品牌的热销产品往往会由多家上游供应商供货。

 

充电头网了解到,倍思有一款65W氮化镓充电器CCGAN65C3销量非常的好,而其协议芯片就是由多家厂商提供的,其中就有部分是采用了南芯的SC2151A和SC2021A,性能上同样支持PD、PPS等快充,支持最大功率达65W,保证消费者拥有相同的使用体验。

 

下面充电头网就对倍思这款65W氮化镓充电器进行详细拆解,看看基于南芯快充方案设计的内部模块有何区别。


此前充电头网还拆解过倍思120W 2C1A氮化镓快充充电器倍思100W 2C2A氮化镓快充倍思QC5认证100W氮化镓快充倍思30W超级硅充电器倍思20W Super Si超级硅充电器倍思10000mAh 1A1C二合一氮化镓充电器等产品,欢迎查阅。


一、倍思65W氮化镓充电器外观

 

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包装盒正面印有Baseus品牌logo、充电器外观图、名称,以及65W和GaN两大卖点标识。

 

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背面印有充电器使用场景图和详细的参数、商家信息。

 

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包装内含充电器、数据线、使用说明书等,充电器外套静电防尘袋。

 

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附带线缆是CC线,线头外壳上设计有Baseus品牌,网尾上设计有100W字样,表明线缆支持100W PD快充。

 

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测得线缆长度约为109cm。

 

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使用ChargerLAB POWER-Z KM002C测得该线缆带有E-Marker芯片,电力传输能力为20V5A,支持最大100W快充。

 

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充电器采用PC材质白色外壳,表面哑光处理。外壳上设计有品牌logo、功率标识等,输出端角处还有LED指示灯。

 

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机身正面中心印有Baseus品牌logo。

 

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背面印有商家名、CCGAN65C3型号以及65W标识等。

 

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输入端外壳上印有充电器参数

充电名称:GaN3 Pro氮化镓快充充电器

输入:110-240V 50/60Hz 1.5A

USB-C1/C2输出:5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A

USB输出:5V3A、5V4.5A、9V3A、12V3A、20V3A

C1+C2:45W+20W

C1+A:45W+18W

C2+A:5V3A 15W

C1+(C2+A):45+15W。

充电器已经通过了CCC认证。

 

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输入端配备可折叠国标插脚。

 

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输出端配备2C1A三个USB接口,胶芯均为橘红色。

 

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测得充电器机身高度为63.08mm。

 

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宽度为31.66mm。

 

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厚度为36.12mm。

 

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和苹果61W充电器直观对比,体积优势非常明显。

 

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拿在手上的直观感受,作为一款多口充电器,显得很小巧。

 

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净重约为117g。

 

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使用ChargerLAB POWER-Z KT002测得USB-C1口支持Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP协议,以及QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、PD3.0、PPS快充协议。

 

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PDO报文显示C1口还具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五组固定电压档位,以及3.3-11V5A一组PPS电压档位。

 

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测得USB-C2口支持QC2.0/3.0、AFC、PD3.0、PPS快充协议。

 

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此外还具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五组固定电压档位。

 

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测得A口支持QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP快充协议。

 

二、倍思65W氮化镓充电器拆解

 

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拆开外壳取出充电器模块。

 

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模块覆盖绝缘隔离板和黄铜散热片,输入端小板上贴有蓝色导热垫。

 

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拆掉散热片,变压器上贴有蓝色导热垫。

 

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测得模块长度为59.29mm。

 

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宽度为24.7mm。

 

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厚度为32mm。

 

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主板正面一览,输入、输出端以及侧面设有小板,电容间的空隙打胶加固。

 

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板子背面一览,设有贴片Y电容和C1口的二次降压控制器。

 

通过观察发现,这款充电器采用经典高频QR开关电源架构,两路DC-DC二次降压三口输出,输出功率智能分配。

 

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输出端小板上设有协议芯片、滤波固态电容以及USB母座等器件,采用南芯的两颗协议芯片控制三口输出。

 

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其中C1口快充协议芯片采用南芯SC2151A,该芯片已经获得USB-IF PD3.0认证,TID:4869。其采用16-pin QFN 4*4mm封装,是一颗支持PD和DP/DM快充协议的控制器,内部集成反馈环路,支持最新的Type-C和PD3.0标准,同时还支持使用DP/DM接口的专有快充协议,适用于各类适配器应用。

 

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南芯SC2151A内部集成了32位高性能MCU内核,集成24kB单次编程存储器和2kB RAM。该控制器针对各类快充协议集成了USB PD物理层、Type-C检测、DP/DM快充协议物理层,VCONN供电。

 

此外,针对快充适配器方案内置了输出放电路径、内置可编程反馈补偿、电压电流检测、10bit高性能ADC、两个10bit DAC、NMOS通路管驱动、I2C通信接口以及丰富的保护电路,为适配器等应用提供了简单高效的协议控制器解决方案。

 

充电头网了解到,南芯SC2151A协议芯片还被绿联30W PD快充氮化镓充电器古石科技30W PD快充氮化镓充电器安克30W迷你氮化镓快充努比亚30W氮化镓快充充电器等知名品牌的数十款产品采用,产品质量获客户一致认可

 

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另外采用南芯SC2021A协议芯片控制C2和A口输出。SC2021A是一款高度集成的Type-C/PD和DPDM快充控制器。 符合最新的Type-C和PD 3.0标准,通过了USB PD3.1符合性测试。芯片支持专有的高压快充协议,包含一组USB-C接口和两组DPDM接口,满足1A+1C双口快充应用。

 

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南芯SC2021A内部集成32位高性能MCU内核,2.5Kb内存和32Kb的MTP存储器,支持私有快充协议。SC2021A 通过集成 USB PD 基带 PHY、Type-C 检测、双 DPDM PHY、内置VBUS 放电路径、VCONN 电源、可编程反馈补偿、电压和电流检测、10-bit ADC、双10-bit DACs,、NMOS 栅极驱动器、I2C 接口和保护电路,来最大限度地减少外部组件。

 

SC2021A支持多种保护机制,包括过压保护(OVP)、欠压保护(UVP)、过流保护(OCP)、短路保护(SCP)、过温保护(OTP)、DPDM过压保护、 CC过压保护、VCONN 过压保护、VCONN 过流保护和 VCONN 短路保护,有效保证系统稳定可靠运行。SC2021A采用QFN 4*4-32封装。具备良好的协议兼容性和丰富的控制接口,可用于车充以及快充应用。

 

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输入端一览,小板正面设有两颗整流桥。

 

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将小板拆下,另一面设有安规X电容、共模电感和NTC浪涌抑制电阻。

 

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延时保险丝来自东莞市贝特电子科技股份有限公司,规格为3.15A 250V。

 

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NTC浪涌抑制电阻用于抑制上电浪涌电流。

 

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安规X电容来自成希电子,容量0.22μF。

 

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共模电感双线绕制,用于滤除EMI干扰。

 

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YBS3010整流桥特写,采用两颗以均摊发热。

 

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滤波电感特写。

 

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四颗高压滤波电解电容均来自JSH万京源,两颗规格为400V 27μF,两颗规格为400V 39μF。

 

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模块侧面焊接开关电源小板,背面露铜加锡增强散热,对应电容位置镂空以降低模块厚度。

 

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另一侧中间设有变压器

 

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将开关电源小板拆下,正面设有初次级控制器、MOS管、光耦、贴片Y电容、输出滤波固态电容。

 

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主控芯片供电电容来自永铭,规格为50V 10μF。

 

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开关电源主控芯片采用茂睿芯MK2697,这是专为PD/快充应用优化的QR PWM控制器。该控制器宽VCC工作电压范围(9V-90V) 可以使其覆盖PD/PPS从3.3V-23V的输出范围而不需要使用额外的辅助绕组或者线性降压电路。

 

MK2697采用了茂睿芯自主知识产权的驱动技术,同步优化初级和次级功率管电压应力。高达200kHz的工作频率,支持高频小体积的PD快充电源设计。

 

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MK2697A提供了全面的保护功能,有输出OVP,OPP,VCC OVP,BROWN-IN/OUT,还提供了副边SR短路保护, PIN脚OPEN/SHORT保护等。

 

充电头网拆解了解到,采用茂睿芯快充方案的还有华科生迷你33W快充倍思20W 1A1C快充充电器爱莎瓦特65W 2A1C氮化镓快充air-J 18W 1A1C快充充电器欧派奇65W 2C1A超级硅快充华科生迷你30W氮化镓快充等产品采用。

 

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氮化镓芯片来自纳微半导体,型号NV6123。这颗芯片是NV6113的散热增强版,为高频率和软开关拓扑优化,内部集成驱动器,导阻300mΩ,6*8mm QFN封装。

 

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纳微NV6123详细规格资料。

 

充电头网通过拆解了解到,纳微GaNFast功率芯片此前已被iQOO 120W氮化镓闪充摩托罗拉68W氮化镓充电器戴尔60W氮化镓快充OPPO 50W饼干氮化镓快充小米65W 1A1C氮化镓快充充电器努比亚65W氘锋三口氮化镓快充联想YOGA 130W双USB-C口快充等知名品牌的数十款产品采用

 

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变压器特写。

 

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CT 1019光耦,用于输出电压反馈。

 

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贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司,型号TMY1221K,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。

 

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。

 

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充电头网了解到,特锐祥贴片Y电容除了被贝尔金安克QCY声丽麦多多OPPO联想努比亚倍思海陆通第一卫等品牌的数十款快充产品使用,此外还被伊戈尔40W LED驱动电源长虹42英寸智能网络电视42P3F内置电源卓飞航45W氮化镓超快墙充等产品使用,性能获得客户一致认可

 

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主板上的特锐祥贴片Y电容特写,型号TMY1152M。

 

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同步整流控制器特写,丝印91808。

 

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同步整流管采用力宏微LH062N100。

 

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输出滤波固态电容特写,永铭NPX系列,规格为25V 560μF。该系列电容具有小体积、低ESR、高容许纹波电流、高可靠性、耐开关冲击等特点。

 

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充电头网了解到,永铭NPX系列固态电容此前已被安克30W氮化镓超能充安克 65W氮化镓超能充安克45W氮化镓超能充闪极100W 3C1A氮化镓快充摩米士65W 2C1A氮化镓快充倍思45W 1A1C氮化镓充电器努比亚65W氘锋氮化镓充电器等产品使用,此外还被应用在小小黑品胜邦克仕等品牌20W迷你充上,获得客户一致认可

 

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拆掉输出端小板后,可见附近区域设有降压控制器以及降压电感。

 

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芯潭微NDP1460QB是一款高效率单片同步降压DC/DC转换器,支持7-38V宽范围电压输入,能够提供高达6A的连续输出电流。该芯片集成14mΩ高/低压侧开关,支持内环补偿、软启动,采用散热增强的QFN5*5封装。这颗用于C1口同步整流二次降压输出。

 

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另一路的降压转换器也是采用芯潭微NDP1460QB。

 

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两颗降压电感特写。

 

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二次滤波固态电容均来自JSH万京源,规格都是25V 220μF。

 

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一颗丝印A63A的芯片。

 

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接口输出保护管采用LH75N03。

 

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另一颗LH75N03 MOS管特写。

 

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小板背面还有一颗LH03P03V MOS管。

 

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USB-C母座特写。

 

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USB-A母座特写。

 

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全部拆解完毕,来张全家福。

 

充电头网拆解总结

 

充电头网通过拆解发现,这款充电器协议芯片采用南芯SC2151A和SC2021A,实测支持QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、PD3.0、PPS多个快充协议,支持45W+20W双口输出策略,满足MacBook和iPhone 12/13同时快充需求。

 

除具备性能上的优势外,南芯SC2151A和SC2021A这两款产品均已实现量产并得到市场验证,可为客户提供稳定供货减轻压力,可以说既保质又保量。此外通过拆解发现,基于南芯这两颗芯片设计的电路并不复杂,对于工程师也很友好,同时也能加速产品上市。