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        亞成微高雪崩高可靠性超結MOSFET在DJI大疆100W雙USB-C口氮化鎵桌面充電器的應用

        來源:充電頭網 發布時間:2023-11-10 閱讀次數:

        前言

        充電頭網拿到了大疆推出的一款100W氮化鎵桌面充電器,這款充電器具備兩個USB-C接口,支持同時為大疆無人機電池和遙控器快速充電,并且還支持PPS和PD快充協議,支持為筆記本電腦和手機充電。

        這款桌面充電器采用八字線供電,根據不同的使用場合,可以更換不同長度的線纜,使用方便簡潔。充電器總輸出功率為100W,支持82W+18W功率動態分配。下面就帶來大疆這款氮化鎵充電器的拆解,一起看看內部的設計和用料。

        大疆100W氮化鎵桌面充電器開箱

        產品包裝盒采用簡約風格設計,正面印有DJI品牌、產品英文名稱以及外觀。


        背面印有產品名稱參數以及商家信息。

        包裝內含電源線、桌面充電器本體、數據線以及使用說明書。電源線采用雙腳插頭,并且插腳還套有塑料殼保護。

        附帶數據線是常規黑色的USB-C to USB-C線,使用橡膠圈捆扎固定。

        測得數據線長度約為102cm。

        使用ChargerLAB POWER-Z KM003C測得線纜帶有E-Marker芯片,電力傳輸能力為20V5A,數據傳輸能力為USB 2.0。

        線纜插頭處有相應的規格信息,支持6A 250V~輸入,通過了CCC認證。

        電源線兩端分別為雙腳國標和8字插頭,且都設有方便用戶插拔的凸齒。

        測得電源線長度約為1米。

        大疆這款桌面充電器機身方塊造型設計,外殼磨砂抗指紋,正背面邊緣均倒角處理。

        頂面中心設計有DJI品牌。

        底部印有產品詳細規格參數。

        產品參數特寫

        型號:CDX265-100

        輸入:100-240V~50/60Hz 2.5A

        USB-C1/C2輸出:5V3A、9V5A、12V5A、15V5A、20V5A、5-20V5A

        USB-C1/C2輸出:100W Max

        USB-C1/C2+USB-C2/C1輸出:82W+18W

        制造商:深圳歐陸通電子股份有限公司

        產品由深圳市大疆創新科技有限公司授權生產

        充電器通過了CCC、KC、CE、EAC、NOM、NYCE、UL、UKCA等認證。

        底部四端還設有凸起,可以防止銘牌信息磨損。

        機身一端設有8字輸入插口,獨立模塊設計。

        另一端設有兩個USB-C接口,接口邊緣倒角亮面設計,并印有區別標識。

        測得機身長度為73.82mm。

        寬度為70.26mm。

        厚度為32.1mm。

        充電器拿在手上的大小直觀感受。

        另外測得其重量約為275g。

        使用ChargerLAB POWER-Z KM003C測得USB-C1口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0/5、PD3.0、PPS、DCP、Apple2.4A充電協議。

        PDO報文顯示C1口還具備5V3A、9V5A、12V5A、15V5A、20V5A五組固定電壓檔位,以及5-20V5A一組PPS電壓檔位。

        測得USB-C2口兼容協議和C1口的一樣。

        PDO報文也一樣,即兩個接口單口輸出性能一樣,支持功率盲插。

        大疆100W氮化鎵桌面充電器拆解

        看完大疆這款氮化鎵桌面充電器的開箱和測試,下面就進行拆解,一起看看內部的設計和用料。

        首先沿機身側面接縫切開外殼,內部PCBA模塊覆蓋純銅散熱片,并打膠與外殼固定。

        從殼體中取出PCBA模塊,PCBA模塊另一側也覆蓋純銅散熱片,并打膠與外殼固定。

        PCBA模塊通過麥拉片和膠帶與散熱片絕緣,散熱片沖壓凹陷,更好的與發熱元件接觸。

        使用游標卡尺測得PCBA模塊長度約為68.65mm。

        PCBA模塊寬度約為64.8mm。

        PCBA模塊厚度約為27.3mm。

        純銅散熱片通過焊接固定到PCBA模塊。

        散熱片通過卡扣固定。

        拆下PCBA模塊覆蓋的純銅散熱片,PCBA模塊包裹麥拉片絕緣,發熱元件涂有導熱膠散熱。

        PFC升壓電感和變壓器涂有導熱膠加強散熱。

        背面麥拉片對應PFC開關管,LLC開關管和同步整流管位置開孔,涂導熱膠加強散熱。

        取下PCBA模塊覆蓋的麥拉片,繼續進行拆解。

        PCBA模塊元件之間打膠加固并加強散熱。

        次級降壓小板通過麥拉片與初級電路絕緣隔離。

        電源輸入線冷壓端子,外套熱縮管焊接連接。

        PCBA模塊正面一覽,其中左下角為交流輸入端,焊接保險絲,共模電感,安規X2電容,NTC熱敏電阻。整流橋配有散熱片,在上方焊接一塊小板,焊接薄膜電容和濾波電感。右側焊接PFC升壓電感,PFC升壓電感右側焊接高壓濾波電容。

        在高壓濾波電容下方焊接諧振電感和變壓器,右側焊接輸出小板,右下角焊接輸出濾波電容。

        PCBA模塊背面焊接一顆PFC+LLC二合一控制器,PFC開關管,PFC整流管,LLC開關管。右側焊接反饋光耦和兩顆同步整流管,上方焊接六顆貼片Y電容。

        通過對PCBA模塊正反面的觀察發現,大疆這款100W氮化鎵充電器采用PFC+LLC+SR開關電源架構設計,PFC進行功率因數校正,LLC電源輸出固定電壓。輸出通過兩路獨立的降壓電路,實現兩個接口的獨立快充。下面我們就從輸入端開始了解整個充電器的設計和用料。

        PCBA模塊輸入端一覽,焊接保險絲,共模電感,安規X2電容,NTC熱敏電阻,整流橋和濾波電路小板,電感均纏繞黃色膠帶絕緣。

        輸入端保險絲規格為5A 250V。

        第一級共模電感采用膠帶纏繞加強絕緣。

        共模電感采用漆包線和絕緣線繞制,底部焊接絕緣支架。

        NTC熱敏電阻來自時恒,型號1.5D5,用于抑制上電的浪涌電流。

        安規X2電容來自SCC實全電子,規格為0.33μF。

        第二顆共模電感也采用膠帶纏繞絕緣。

        共模電感采用扁銅線繞制,底部焊接絕緣支架。

        整流橋固定一塊純銅散熱片,并涂有硅脂導熱。

        整流橋型號GBP810,規格為8A 1000V。

        PCBA模塊側面焊接降壓輸出小板,高壓濾波電容,PFC升壓電感和濾波電容電感小板。

        輸出濾波小板正面焊接兩顆薄膜電容和濾波電感。

        背面沒有焊接元件。

        兩顆薄膜電容規格均為0.47μF400V。

        濾波電感纏繞膠帶絕緣。

        充電器初級PWM主控芯片采用NXP恩智浦TEA2016AAT,一顆芯片內置LLC控制器和PFC控制器,內置數字架構控制,簡化了設計的同時減少外圍元件數量,芯片內置多重完善的保護功能,集成度非常高。

        為主控芯片供電的濾波電容來自冠坤電子,規格為47μF50V。

        PFC升壓電感采用ATQ24磁芯繞制。

        PFC開關管采用鎵未來G1N65R240PB,是一顆耐壓650V的氮化鎵功率器件,瞬態耐壓800V,標稱導阻240mΩ,柵極耐壓支持±20V。

        75mΩ取樣電阻用于檢測開關管電流。

        PFC整流管來自瑞能,型號BYV29D-600P,是一顆耐壓600V的超快恢復二極管,采用TO252封裝。

        用于抑制高頻干擾的磁珠特寫。

        GS3MB二極管用于PFC旁路,在接通電源時為高壓電容充電。

        高壓濾波電容來自承興,三顆規格為18μF420V。

        還有一顆規格為27μF420V。

        LLC開關管來自亞成微,型號RMD65R380SN,NMOS,耐壓650V,導阻380mΩ,采用PDFN5*6封裝,兩顆半橋連接。

        亞成微 RMD65R380SN 資料信息。

        諧振電容來自廈門法拉電子,規格為0.033μF630V。

        諧振電感采用ATQ17磁芯。

        PCBA模塊側面焊接變壓器和輸出濾波電容。

        變壓器采用膠帶嚴密纏繞絕緣,采用ATQ2716磁芯,纏繞銅箔屏蔽。

        六顆貼片Y電容來自禾伸堂,兩顆串聯提升耐壓等級。

        貼片Y電容下方粘貼橡膠墊用于支撐。

        兆龍 CT1018光耦用于輸出電壓反饋。

        同步整流控制器來自NXP恩智浦,型號為TEA1995,其內置兩個獨立的同步整流驅動器用于LLC架構開關電源的同步整流,外圍元件精簡,支持38V工作電壓,能夠滿足USB PD3.1的28V輸出。

        同步整流管來自維安,型號WMB060N06LG2,NMOS,耐壓60V,導阻4mΩ,采用PDFN5060-8L封裝。

        另一顆同步整流管型號相同。

        輸出側焊接濾波電容和降壓小板,以及輸出濾波電感。

        輸出濾波電容來自云星,規格為1000μF25V。

        輸出濾波電感采用漆包線繞制,纏繞膠帶絕緣,底部設有電木板絕緣。

        輸出降壓小板正面焊接濾波電容和降壓磁環電感,還焊接USB-C母座。

        小板背面焊接協議芯片,同步降壓控制器,同步降壓MOS管和VBUS開關管。

        協議芯片來自英集芯,型號IP2738,是一顆雙路協議芯片,支持雙口18-140W快充應用,具備獨立的反饋控制、USB PD控制,支持USB PD3.1 28V EPR檔位,并支持PD3.0/PPS等豐富全面的快充協議。

        用于降壓輸出的同步整流降壓控制器來自英集芯,型號為IP6550,是一款支持36V輸入的同步降壓控制器,內置NMOS管驅動,外置兩個MOS管進行高效同步整流降壓。開關頻率135KHz,輸入端耐壓48V,內置完善的保護功能。

        同步降壓管來自維安,型號WMQ090N04LG2,NMOS,耐壓40V,導阻5.7mΩ,采用PDFN3030-8L封裝。

        降壓電感采用磁環繞制,兩線并繞。

        5mΩ取樣電阻用于輸出電流檢測。

        輸入輸出濾波電容規格均為100μF25V。

        兩顆絲印B3006的NMOS管用于USB-C接口VBUS控制。

        另一路也采用IP6550進行降壓控制。

        同步降壓管采用維安 WMQ090N04LG2。

        降壓電感采用磁環繞制,兩線并繞。

        輸入輸出濾波電容規格均為100μF25V。

        5mΩ取樣電阻用于輸出電流檢測。

        兩顆絲印B3006的NMOS管用于USB-C接口VBUS控制。

        USB-C接口采用過孔焊接固定,黑色膠芯不露銅。

        絲印2B的TVS用于CC和DP/DM引腳靜電保護,提高充電器的可靠性。

        全部拆解一覽,來張全家福。

        充電頭網拆解總結

        大疆這款雙口氮化鎵桌面充電器采用分體線纜設計,有效適配不同長度應用。充電器具備100W輸出功率,支持單口100W輸出,雙口均支持100W輸出功率,并支持功率自動分配。實際測試充電器支持5-20V 5A PPS快充,除為大疆產品充電,還可以很好滿足手機和筆記本電腦的充電需求。

        充電頭網通過拆解了解到,大疆這款100W氮化鎵充電器采用PFC+LLC+DC-DC的架構設計,PFC使用鎵未來氮化鎵功率芯片配合瑞能二極管整流,LLC采用亞成微 RMD65R380SN MOS管組成半橋。輸出使用兩顆維安的低壓MOS管用于同步整流,電源初級主控芯片和同步整流控制器均來自NXP恩智浦。

        開關電源采用固定電壓輸出,輸出采用二次降壓電路,由英集芯IP2738協議芯片控制兩路IP6550同步降壓控制器進行降壓輸出,滿足兩路獨立的快充輸出。充電器內部電解電容來自承興,輸出全部使用固態電容,紋波更低,壽命更長。充電器PCBA模塊覆蓋純銅散熱片,元器件之間打膠填充加快散熱,滿足長時間滿載輸出應用。

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