拆解报告:SlimQ 65W氮化镓USB PD快充充电器1A1C

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前不久,小米刚发布了一款65W氮化镓USB PD快充充电器。同时,氮化镓快充技术在发布会上也获得了雷军的高度评价。无独有偶,充电头网近期也拿到了一款目前世界上最小的65W 1A1C氮化镓快充充电器,其品牌为SlimQ。除了小巧的机身之外,这款产品还可以同时为两台设备供电,满足多设备快充的需求。

此外,SlimQ这款65W氮化镓快充充电器较常规充电器产品而言,其包装更加精致,充电器的外观也更具特色。下面就通过拆解为大家分享这款产品的内部结构。

一、SlimQ 65W氮化镓USB PD快充充电器外观

SlimQ 65W氮化镓USB PD快充充电器的包装盒异于常规产品,采用黑色的收纳盒包装,相比同类产品更为精致,也可以方便用户后续收纳使用。包装盒正面印着SlimQ的品牌logo,非常显眼。

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包装盒里面就是SlimQ 65W氮化镓快充充电器套装,包含一个氮化镓充电器、一根USB-C to USB-C充电线,以及一份使用说明书。

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白色USB-C to USB-C充电线线长约1.8米,满足日常设备的充电应用需求。

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从正面看,SlimQ这款充电器采用了三段式设计,输入插脚和输出接口两端哑光硬质塑料材质,三个侧面的中间部分贴有PU仿真皮,表面呈凹凸状,手感舒适,且具有很好的防滑效果。

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侧面有一个橙色品牌logo。

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充电器标配了固定式的美规插脚,也可在国内使用。

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输出端配有一个USB-A接口和一个USB-C接口,其中USB-A接口采用橙色胶芯表示支持快充,USB-C口为黑色胶芯,端面不露铜;接口和外壳模具契合度高。

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另一个侧面印着产品的详细规格参数,型号:SLIMQ-GaN65AC,输入:100-240V 1.5A 50/60Hz,USB-C口输出:5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A,USB-A口输出:5V/2.4A、9V/2A、12V/1.5A;最大输出功率为65W,产品满足VI级能效标准,并且已经通过了FCC、CE、CCC、RoHS等多种认证。

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与常规45W单口充电器对比,SlimQ 65W氮化镓充电器约只相当其体积的一半,优势非常明显。并且1A1C的接口设计可以同时满足一台笔记本电脑和一台手机的充电需求,更加实用。

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SlimQ这款氮化镓充电器净重约为92g。

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快充协议方面,首先使用ChargerLAB POWER-Z KT001检测USB-A接口的协议,显示支持Apple2.4A、DCP、QC3.0、QC2.0、AFC、FCP等多种协议。

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继续检测USB-C接口的协议,显示支持Apple2.4A、DCP、QC3.0、QC2.0等协议。

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在单口输出时,使用ChargerLAB POWER-Z KM001C检测USB-C接口的PDO报文,显示具有5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A五组固定电压档位,最大输出功率为65W,与标称参数一致。

在USB-C口和USB-A口同时输出时,USB-A口依然保持18W输出,USB-C接口的PDO报文为5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/2.25A五组固定电压档位,最大输出功率为45W,USB-C口和USB-A口总输出功率为63W。

二、SlimQ 65W氮化镓USB PD快充充电器拆解

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首先从插脚侧打开充电器外壳,内部PCB模块与AC插脚通过导线焊接连接。

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插脚末端焊点圆润饱满,金属片冲压固定。

取出内部的PCBA模块,可见其外围使用金属散热片包裹,起到增大散热面积,均匀散热的作用。

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金属散热片边缘均采用马拉胶带包裹绝缘。

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继续拆卸掉外围的金属散热片,可见内侧均贴有马拉胶带绝缘。

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整个模块采用三块PCB板组成,正面元器件布局非常紧凑,间隙注满白色硅胶,一方面固定元器件,一方面加速热量传导。

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输入端设有一块塑料绝缘片。

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侧面PCB板以中间的光耦为界,右侧是PWM主控芯片,下方R250电阻是开关管电流取样电阻。左侧是USB-C协议芯片。光耦下方镂空,设有一颗Y电容。

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初级主控PWM芯片来自安森美,型号NCP1342,高频PWM控制器,集成高压启动电路和X2电容放电。

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安森美NCP1342详细规格资料。充电头网了解到,采用该芯片的产品还有倍思65W 2C1A氮化镓充电器。

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USB-C接口协议采用慧能泰半导体的HUSB339。该芯片是深圳慧能泰半导体科技有限公司最新推出的USB PD3.0快充协议芯片,目前已经通过USB-IF协会的USB PD3.0 PPS认证,TID 62。同时这也是中国大陆地区第一款通过USB PD3.0 PPS认证的芯片,其支持多达五档FPDO和二档APDO,支持5V~23V范围内任意设置和组合FPDO档位,所有PDO的最大电流等级可达5A。

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充电头网了解到,慧能泰HUSB339自带VCONN电源和USB电子标签芯片(eMarker )检测,支持最大5A 、115W大功率输出的单芯片PD协议方案;CC引脚支持28V高压,有效保护CC脚与VBUS高压短路的风险;并支持通过Type-C口烧录。

同时,该芯片支持1A1C双口输出智能功率分配功能,即在只有C口插入的时候,C口满负载输出,当A口插入负载时有两种场景:

※A口插入负载,C口输出自动减少任意功率进行广播功率和供电;A口拔出负载C口自动恢复满负载输出。

※A口插入负载,C口输出自动降到5V3A进行广播功率和供电;A口拔出负载C口自动恢复满负载输出。

充电头网了解到,采用慧能泰HUSB339协议芯片的产品还有图拉斯30W 1A1C USB PD快充充电器、南孚Aircharge 65W PD快充充电器、AKAVO爱否开物1A1C 65W PD快充充电器等产品。

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位于初级和次级之间的亿光EL1019光耦,用于输出电压反馈调节。

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Y电容,用于输出抗干扰。

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另一块方形小PCB板上设有一颗同步整流降压芯片,负责USB-A接口降压输出控制。

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USB-A接口同步降压芯片来自SOUTHCHIP南芯半导体,型号SC8903。该芯片是一颗内部集成四管H桥的高效率同步升降压转换器,支持最高24V工作电压,支持动态输出电压控制,开关频率可调节,具有可编程的输入和输出电流限制,支持多种保护功能。

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南芯SC8903详细规格资料。充电头网了解到,南芯SC8903此前已被Anker PowerCore Fusion PD超级充、MOMAX 66W USB PD充电器、JDB 45W USB PD快充充电器等产品采用,,产品性能通过了市场的长期考验。

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主PCB板的输入端采用两颗整流桥并联,均摊发热。

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次级同步整流控制器丝印IAZEK来自MPS芯源半导体,型号MP6908,旁边是同步整流MOS管。

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MP6908详细规格参数。

充电头网了解到,采用MPS快充芯片的产品还有ANKER PowerPort 5口USB PD充电器、惠普65W USB PD电源适配器、小米9 Pro原装45W快充充电器、紫米65W 2C1A桌面PD快充充电器、联想65W USB PD电源适配器等,有兴趣的朋友可以点击蓝色字体了解。

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次级同步整流MOS管来自恒泰柯半导体,型号HGN115N15SL,耐压150V,导阻8mΩ。

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恒泰柯HGN115N15SL详细规格资料。

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USB-A接口协议芯片采用天钰科技的FP6601Q。这款芯片支持高通 QC3.0/2.0与华为FCP,通过监控USB D+/D-上的电压数据自动调整供电设备上的输出电压,互相握手识别后设备提升充电功率缩短充电时间。在本身就支持QC3.0,QC2.0和FCP的情况下,还能自动识别APPLE、三星、BC1.2协议。

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天钰FP6601Q详细规格资料。

据充电头网了解,天钰的快充协议芯片此前已被紫米10000mAh USB PD快充移动电源、努比亚红魔10000mAh电竞移动电源、小米45W USB PD移动电源3高配版、紫米首款MFi认证无线充移动电源、IDMIX 1A1C 18W PD快充充电器等多款快充产品采用,性能获得客户广泛认可。

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将三块PCB板分别拆下,并清除元器件之间的硅胶。

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侧面PCB板内侧设有一颗氮化镓开关管,USB-C接口旁边为输出VBUS开关管,AC输入侧有延时保险丝和共模电感。

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来自Navitas纳微的GaNFast氮化镓功率芯片NV6115。其内置驱动器以及复杂的逻辑控制电路,170mΩ导阻,耐压650V,支持2MHz开关频率,采用5*6mm QFN封装,节省面积。

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纳微半导体NV6115详细资料。

充电头网了解到,纳微NV6115此前已被Anker PowerCore Fusion PD超极充、RAVPower 45W GaN PD充电器、倍思65W氮化镓充电器、ROxANNE 66W氮化镓USB PD双口快充充电器等产品采用。

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USB-C接口VBUS开关来自华羿半导体,型号HY15P03,PMOS,耐压30V,导阻4.8mΩ。

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华羿HY15P03详细规格资料。

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输入端延时保险丝,3.15A 250V,旁边的共模电感用于抑制EMI电磁干扰。

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另一块小PCB板背面设有一颗降压电感以及一颗滤波电容,电感线圈使用硅胶固定。

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降压滤波固态电容来自永铭电子,规格270uF 16V。属于高分子固态铝电解电容器 NPX系列,客户定制产品,尺寸5*11mm。该系列目前已实现量产,工作温度范围在-55℃~105℃ 2000小时寿命。产品性能优势为:高可靠性,低ESR、小型化、高容许纹波电流。

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主PCB板输入端采用三颗电解电容滤波,旁边设有一颗小电容,用于PWM芯片供电。

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输入滤波采用永铭电子的插件铝电解电容器KCX系列,400V33μF,尺寸10*18mm,该系列是2019年推出快充电源专用产品,目前已实现量产。工作温度范围在-55℃~105℃ 3000小时寿命。产品性能优势为:抗雷击、低漏电流(低待机功耗)、高纹波电流、高频低阻抗。该充电器采用三颗并联,合计99uF。

充电了解到,得意与小体积大容量的特性,永铭KCX系列电容此前同样被倍思65W 2C1A氮化镓充电器采用。

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在电解电容旁边设有一颗色环电阻、共模电感以及一颗安规X电容。

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安规X电容特写。

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变压器使用马拉胶带包裹绝缘。

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USB-A接口垂直焊接在主PCB板上,尾部套用橙色绝缘套。

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USB-A接口旁边设有一颗固态电容,用于USB-C接口输出滤波,规格820μF 25V,属于永铭电子的高分子固态铝电解电容器 NPX系列,尺寸8*14mm,工作温度范围在-55℃~105℃,2000小时寿命。产品性能优势为:高可靠性,低ESR、小型化、高容许纹波电流。

充电头网拆解了解到,该系列电容此前已被图拉斯30W 1A1C USB PD快充充电器采用。

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充电器全部拆解完毕。

充电头网拆解总结

SlimQ 65W氮化镓快充充电器具有小巧便携的特点,与常规45W充电器相比,体积仅为其一半。1A1C两个接口均可支持快充输出,可充笔记本电脑也可充手机。协议方面支持USB PD、QC3.0、QC2.0、AFC、FCP、Apple 2.4A等多种协议,可以一机多用,出门携带十分方便。

充到头网拆解发现,这款产品的AC-DC部分采用纳微半导体氮化镓功率芯片、安森美PWM主控、MPS同步整流控制器以及恒泰柯同步整流MOS;USB-C接口输出采用慧能泰HUSB339协议芯片,USB-A接口输出由南芯SC8903二次降压,并采用天钰FP6601Q作为协议芯片。1A1C两个接口智能输出,实现功率智能分配。

此外,充电器内部采用全套永铭小体积电容用于初、次级滤波;同时,为了实现小体积的散热问题,充电器内部注入了大量硅胶,并在PCBA模块外围使用金属均热片包裹,避免大功率输出时局部温升过高。

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