一、前言 就在一年前,QC3.0快充和USB PD快充還勢(shì)同水火,這一年來(lái)究竟發(fā)生了什么?此前,USB-IF組織發(fā)布了USB PD 3.0的重要更新,USB PD3.0下的PPS成功完成對(duì)QC4、SCP、VOOC等主流快充協(xié)議的收編。 這些主流快充協(xié)議為何要向USB PD3.0靠攏? 首先,USB PD統(tǒng)一使用Type-C物理接口,相比MicroUSB接口能傳輸?shù)墓β矢螅蛇_(dá)到100W;比起USB-A接口體積更小,符合電子設(shè)備向更小、更薄方向發(fā)展的趨勢(shì);支持正反插也是Type-C接口的優(yōu)點(diǎn)。 其次,USB PD支持的電壓范圍從5V~20V,功率從5W~100W不等,對(duì)于手機(jī)、掌機(jī)、平板、筆記本、顯示器等,使用USB PD充電器均可為以上設(shè)備供電,帶來(lái)無(wú)可比擬的便捷性。目前,iPhone8/8Plus/X、華為Mate10/Mate9、小米6、SWITCH游戲機(jī)、iPad Pro、Macbook、Dell筆記本、Acer顯示器等均以支持USB PD供電。 考慮到當(dāng)前市面上的USB PD充電器以給筆記本使用的居多,功率多在45W、60W以上,而給new Macbook、手機(jī)、平板等使用的PD充電器以30W為最佳,體積小巧,功率足,方便攜帶。恰恰這類充電器市面上又較為少見(jiàn),充電頭網(wǎng)特搜集了4款30W功率的USB PD充電器,分別是蘋果29W、Dell 30W、SIMPTUNE 30W、閃電狼 30W。 蘋果29W充電器是蘋果為MacBook標(biāo)配的充電器,也是Apple Store能買到的最便宜的USB PD充電器。自從iPhone8被曝出支持USB PD快充后,這款充電器便備受關(guān)注。 Dell 30W充電器DELL的四款USB PD充電器中最小的一款,專供XPS12、XPS13等小功率筆記本使用。 SIMPTUNE推出的USB PD適配器,外觀上看起來(lái)和普通的手機(jī)快充充電器一樣,功率卻能達(dá)到30W,讓人驚訝。 閃電狼30W 是一款面向國(guó)外用戶的USB PD充電器,采用歐規(guī)插腳,花了不少力氣才弄到手。 二、拆解看內(nèi)在美 1、蘋果29W
白紙盒包裝上印刷了產(chǎn)品式樣,右上角可以看到USB-C 29W字樣。
 
素色包裝盒背面用多國(guó)語(yǔ)言寫著這款USB-C型電源適配器支持29W功率輸出,右下角是港幣388元定價(jià)標(biāo)簽。
 
蘋果美國(guó)加州設(shè)計(jì),中國(guó)制造。產(chǎn)品型號(hào)A1540,SN串號(hào)C4H716402KXG2VCBH。
 
拉開(kāi)透明易撕封條就可以抽出產(chǎn)品了。
 
開(kāi)箱一覽,說(shuō)明書、使用指南、電源適配器本體、定位紙盒。
 
插頭采用可拆卸設(shè)計(jì),方便收納攜帶,電源適配器+插頭一共重132g。
 
產(chǎn)品外表與以前蘋果電源適配器產(chǎn)品類似,都是使用圓弧邊四方設(shè)計(jì),寬度*長(zhǎng)度為56mm*56mm。
 
厚度28毫米。
 
插頭拆卸后,可以替換成其他不同插腳的插頭,也方便旅行收納。去掉插頭后可以看到里面是我們常見(jiàn)的單邊齒兩腳8字線插座,外面是充當(dāng)?shù)鼐€的T型固定座,用8字線插入也可以使用,但沒(méi)接地功能不建議這樣使用。
 
8字插座底部印刷著SN碼:C4H71640KXG2VCBH,與外包裝盒上的SN碼一致。
 
測(cè)試篇我們使用帶有PD誘騙功能的Power-Z KM001 USB PD測(cè)試儀對(duì)這款電源適配器做PD探測(cè),在Power-Z 屏幕上可以看到,這款電源適配器一共支持兩檔輸出,分別是5V2.4A與14.8V2.0A,與產(chǎn)品側(cè)邊的銘牌信息5V2.4A與14.8V2.0A一致。
 
然后我們使用Power-Z FL001 USB PD 測(cè)試儀對(duì)這款電源適配器做最大負(fù)載測(cè)試,實(shí)測(cè)5V檔最大輸出4.91V2.8A,功率13.8W,這時(shí)候輸入功率為16.3W。
 
14.8V電壓檔最大輸出14.76V2.3A,功率34W,這時(shí)候輸入功率為36W。
 
蘋果29W USB-C PD電源適配器殼體十分牢固,膠質(zhì)帶有良好的韌性沒(méi)辦法無(wú)損開(kāi)殼,撬起T型固定座可以看到背后是接地焊線。
去除殼體后,產(chǎn)品拆解結(jié)構(gòu)一覽A。
 
產(chǎn)品拆解結(jié)構(gòu)一覽B。
 
在變壓器上面貼了一塊導(dǎo)熱銅片,銅片上有一小塊黑色的是彈性導(dǎo)熱墊,整塊銅片用耐高溫絕緣膠紙包裹處理。
 
里面的部件可以看成是3個(gè)部分,地線引腳面板、8字線插座、主PCB。
 
8字線插座整個(gè)用耐高溫絕緣厚膠帶包裹起來(lái),正負(fù)極線纏繞后滴膠定型不會(huì)松散。
 
去掉外層耐高溫絕緣膠紙。
 
背面。
 
所有引腳都使用熱縮管包裹避免管腳互相觸碰短路,絲印S10 K300K1是一顆壓敏電阻,保護(hù)輸入過(guò)壓。
 
8字線插座來(lái)自solteam崧騰,最大支持250V2.5A。
 
250V2A保險(xiǎn)絲,使用白膠固定起來(lái)。
 
絲印19387-R 13A1713E的是共模電感。
 
連接線全部過(guò)孔焊接處理更加牢固。
 
PCB細(xì)節(jié),意法半導(dǎo)體的STM32單片機(jī)、絲印644BV 7B003 BRD、絲印 BQY、絲印VE、絲印258 4670 1646、絲印T1IS。
 
安森美ON Semi NCP4304A+英飛凌Infineon??BSC077N12NS同步整流。
 
兩顆光耦,反饋及保護(hù)。
 
英飛凌的初級(jí)ic FLUT12A2010。
 
USB-C采用了裸舌片母座。
 
上下兩塊PCB通過(guò)排針連通,MOS管包上銅箔再擰在散熱片上,nichicon 33uF 35V電解電容。
 
分離出上下PCB,在他們之間是一塊對(duì)應(yīng)形狀的白色隔離殼體。
 
USB-C輸出口20V插件、小插片PCB、兩個(gè)20V390uf固態(tài)電容,地線座類似wifi天線那樣采用插座設(shè)計(jì)。
 
繼續(xù)分離出隔離殼體。
 
日本化工 KXJ 400V56uf高壓側(cè)電解電容。
 
碩大的電容占據(jù)了PCB的一半位置。
 
兩個(gè)Y電容使用特殊殼體巧妙地豎立焊接到上下PCB之間。
 
來(lái)自Sumida的變壓器。
 
絲印LT 7B06A KBP208GL的整流橋。
 
絲印19447-R A17120。
 
撕掉表面的銅箔,英飛凌 spa11N80C3。
 
USB-C插腳件,激光打碼L073N0JD。
 
USB輸出口旁的小插片整體被耐高溫絕緣膠紙包裹著。
 
去掉絕緣膠帶,絲印Y704 715 33。
 
另一面, ON semi安森美FDS6681Z,PMOS。是C口的輸出開(kāi)關(guān),PCB面積受限,采用了豎立PCB的方案。
2、DELL 30W
話說(shuō)上次在假貨寶上被坑,擼了個(gè)山寨貨回來(lái),這回又整了一個(gè)看看俺滴RP咋樣。孰真孰假,你猜呢?真假對(duì)比準(zhǔn)備另起一文,本文只進(jìn)行真貨拆解。
 
充電器本體重135克。
 
加上1米梅花線220克。
POWER-Z KM001測(cè)試儀成功誘騙出PD輸出,顯示3檔輸出,分別是:5V/3A,12V/2A,20V/1.5A。其中5V檔POWER-Z KM001顯示比標(biāo)稱值大了1A。
砸的挺費(fèi)勁,還得加撬棒沿縫隙切幾下才能打開(kāi),假貨砸?guī)紫戮烷_(kāi)了。
 
AC地線沒(méi)有空置,大電容和變壓器上都有3M膠帶。初級(jí)輸入部分看到了共模電感和方塊電容,基本就可以斷定是真貨了。
 
翻過(guò)來(lái)背面,一塊金屬屏蔽罩焊接在PCB上,有絕緣層間隔。
 
鐵質(zhì)屏蔽罩非常見(jiàn)的鋁質(zhì),有2個(gè)彎腳直接焊接在PCB透孔中,如果是鋁的話是無(wú)法直接焊接的,需要鉚接可焊接材質(zhì)的焊腳。
 
拆下屏蔽罩,內(nèi)襯有一層3M絕緣膠帶和一層黑色塑料片隔層。
隔層是注塑而成,邊緣部位還有一個(gè)T形插腳嵌入PCB的鏤空凹槽中加強(qiáng)絕緣。
 
初級(jí)大電容和變壓器上都一層3M絕緣膠帶覆蓋。
 
揭開(kāi)變壓器上的膠帶,下面是一塊非常柔軟的導(dǎo)熱膠。圖中絲印編號(hào)為22DRFU的IC為DELL定制電源主控芯片。
 
揭開(kāi)導(dǎo)熱膠,變壓器膠帶層上激光噴碼印著較為詳實(shí)的變壓器數(shù)據(jù)。變壓器體積并不大,比山寨貨小多了,但輸出功率卻是非常強(qiáng)勁,超過(guò)標(biāo)稱值許多,不得不令人刮目相看。
 
交流輸入端L、N相線、零線分別用黑色、白色焊接至PCB,PCB上有相應(yīng)標(biāo)識(shí),焊腳有熱縮套管,地線導(dǎo)線更是異常粗壯,貌似單芯銅線,很硬。
 
插座堵頭有一塊透明塑料護(hù)板做絕緣,防止與PCB意外碰觸。插針與焊腳的鉚接工藝十分精湛,看得出插針是純銅鍍鉻的。
 
一體TYPE-C線輸出引腳與底蓋的結(jié)合處,底蓋是PC材質(zhì)。
 
這個(gè)小方塊塑料板用于夾緊線尾,這是DELL此類電源的通用設(shè)計(jì)。
 
主要原件說(shuō)明: 由于體積所限,相較65W版本,只使用了一只共模電感,但也比完全省略EMI電路的山寨貨好得多了。
 
AC輸入端,黑色小方塊,臺(tái)灣功德T3.15A 250V CQ MST方形慢熔/延時(shí)保險(xiǎn)絲,這與其他型號(hào)的電源用料是一樣的。
 
有意思的是這只臺(tái)達(dá)代工的30W電源,保險(xiǎn)的PCB背面位置還開(kāi)有一個(gè)小槽,用于加強(qiáng)隔離避免跳火。
 
灰色方塊,臺(tái)灣HJC華容 MKP-X2安規(guī)電容。
揭開(kāi)初級(jí)棕色大電容包裹的膠帶,黑金剛KMQ的標(biāo)志映入眼簾,絕對(duì)高大上!規(guī)格是400V、47μF。
 
旁邊的另一只小電容同為黑金剛品牌的KY系列低阻長(zhǎng)壽電容,規(guī)格是100V、15μF。
 
初級(jí)小體積扁整流橋,U3K8 GULF,金色印字彰顯著它不凡的品質(zhì),規(guī)格是3A、800V,功率余量足夠,無(wú)需額外的散熱片,加貼有絕緣膠帶。
 
Y電容,331K。
對(duì)應(yīng)引腳PCB位置有開(kāi)槽并加裝隔離片,可見(jiàn)臺(tái)達(dá)之嚴(yán)謹(jǐn)。
 
Y電容與變壓器之間位置的是輸出電容,Rubycon紅寶石,這也是頂呱呱的大品牌。25V、220μF。
 
旁邊還有一只棕色黑金剛KZM系列低阻長(zhǎng)壽25V、330μF電容與之并聯(lián)。
 
黑金剛電容下面的紅色印記,應(yīng)該是質(zhì)檢標(biāo)志吧,正規(guī)大廠的原件都有經(jīng)過(guò)老化測(cè)試的步驟。704硅橡膠下面是一只8腳芯片。
 
除掉硅膠,發(fā)現(xiàn)這是一只MOS,AP6679GM,是控制輸出開(kāi)關(guān)用的,PD是需要與受電方握手通訊成功后才會(huì)有輸出的。
 
TO-262封裝的STMicroelectronics意法半導(dǎo)體的肖特基整流二極管STPS30L120CR,Io=30A, Vrev=120V。 A1、A2兩個(gè)正極管腳套有磁環(huán),用于抑制高速開(kāi)關(guān)寄生振蕩產(chǎn)生的高頻干擾,跟我們?cè)赨SB線上經(jīng)??吹降拇怒h(huán)是一個(gè)道理,有利于通過(guò)EMC,這是正規(guī)大廠必須要考慮的,山寨貨可就完全不去管這些了,能用就行,能省就省。
清理掉PCB上覆蓋的部分硅膠,露出芯片真容。
 
SMD/MOS,IPD65R600E6,SOT-252,N場(chǎng),650V,7.3A,0.6Ω。
 
4個(gè)棕色塑料腳是變壓器的骨架安裝腳,透孔嵌入PCB并加膠固定。 光耦,EL1013:
DELL自家出品的PD芯片:DPD001,這枚芯片也同樣使用在45W、65W的電源中。
 
輸出引線,黑、白、藍(lán)、紅四色直接焊接在PCB上,套有絕緣熱縮管。
 
PCB上的印字。
 
PWB NB ME:WY.CHEN NB EE:PETER.KAO 貌似是兩個(gè)NB的工程師名字。 臺(tái)達(dá)電源絕對(duì)是居于領(lǐng)導(dǎo)地位的電源行業(yè)老大,臺(tái)達(dá)電子在東莞設(shè)有七個(gè)工廠,員工約30000人(好多的妹子啊,想想都醉了),主要向IBM,DELL,NEC,GE,HP,PHILIPS等世界知名公司供應(yīng)各類電子產(chǎn)品。 本次拆解的戴爾DA30NM150電源大量使用一線大廠原件,用料扎實(shí),設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn),貌不驚人但性能卻遠(yuǎn)超預(yù)期,體現(xiàn)了臺(tái)達(dá)應(yīng)有的品質(zhì)風(fēng)范,是個(gè)好電源! 3、 SIMPTUNE 30W 下面拆解的這款USB PD充電器不但體積小巧,還能同時(shí)給USB PD和QC3.0/QC2.0設(shè)備快充。它是如何實(shí)現(xiàn)的呢,一起來(lái)研究看看。 SIMPTUNE??SPT100AS-30C采用單USB Type-C輸出,從側(cè)面也能看出電源的造型也異于常規(guī)的長(zhǎng)方體。 國(guó)標(biāo)雙腳市電插頭,采用標(biāo)準(zhǔn)的中規(guī)設(shè)計(jì),并且兼容美規(guī)。 產(chǎn)品銘牌上標(biāo)注了詳細(xì)的規(guī)格參數(shù),輸入支持100-240V寬幅電壓,帶到國(guó)外旅行也可以適配當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng);輸出支持5V 3A、9V 3A、12V 2A、15V 2A四個(gè)檔位,電源在15V電壓時(shí)可輸出最大功率30W。值得一提的是,SIMPTUNE??SPT100AS-30C采用了多協(xié)議架構(gòu),內(nèi)置了兩套快充協(xié)議,分別是USB PD和高通QC3.0/2.0,具體兼容性見(jiàn)充電頭網(wǎng)的評(píng)測(cè)報(bào)告。
拆開(kāi)電源,初步印象就是元件布局緊湊,細(xì)節(jié)處理到位。
PCB電路板正面。
PCB電路板反面。
市電輸入端保險(xiǎn)絲。
市電輸入端共模電感。
主電容由兩枚規(guī)格為400V 22微法并聯(lián)濾波。
藍(lán)色抗高頻干擾電容。
獨(dú)立的 Tyep-C插座。
Tyep-C插座與磁鐵無(wú)緣。
輸出濾波部分,固態(tài)電容來(lái)自肇慶綠寶石電子科技股份有限公司(簡(jiǎn)稱“綠寶石”),單顆規(guī)格:25V 680微法。
Tyep-C插座上其實(shí)還有一個(gè)濾波電容的空位,應(yīng)該是預(yù)留位。
高低壓區(qū)域有一片塑料絕緣片做隔離。
四枚肖特基二極管組成初級(jí)整流電路。
Tyep-C控制、輸出電路部分。
初級(jí)PWM,昂寶OB2362。 主開(kāi)關(guān)管型號(hào)U7N65H。
杰華特微電子提供的同步整流MOS,型號(hào)JW7707D。
光耦。
優(yōu)微科技提供的 USB PD/Tyep-C的單芯片控制器芯片UPD300D0-24QAIG,從電路來(lái)看,單芯片實(shí)現(xiàn)兩套快充協(xié)議。
來(lái)自威兆型號(hào)VS3508AE,兩顆MOS組成關(guān)斷輸出以保護(hù)設(shè)備。
使用ChargerLAB POWER-Z KT001對(duì)SIMPTUNE進(jìn)行USB PD觸發(fā)報(bào)文測(cè)試,從顯示屏上可見(jiàn)這款充電器在USB PD模式下各電壓所支持最大電流列表。
拆解全家福。 4、閃電狼 30W 大大的電源型號(hào)占據(jù)了包裝盒醒目的位置,給人一種這不是市售版的包裝吧的感覺(jué)! 包裝盒背面貼有英文標(biāo)識(shí)的電源規(guī)格介紹貼紙。 電源外殼通體乳白色并做高光處理,手感與顏值都不差,唯一不足就是這個(gè)市電輸入插頭體積實(shí)在太大了。 電源外殼側(cè)面蝕刻了輸出規(guī)格與認(rèn)證標(biāo)志。5V=3A、9V=2A、12V=2A、15V=2A、20V=1.5A。電源在20V時(shí)輸出最大功率為30W。 歐標(biāo)市電插頭。 單USB TYPE-C輸出接口。 超聲波焊接外殼,可以無(wú)損打開(kāi),市電輸入插頭使用導(dǎo)線連接PCB。 電路正面,元件布局非常緊湊,易松動(dòng)插件元件均有絕緣膠固定加強(qiáng),在主開(kāi)關(guān)管四周涂有大量的深灰色導(dǎo)熱硅脂。 電路背面,貼片元件有手工補(bǔ)焊的痕跡,整體工整度有提升空間。一次側(cè)與二次側(cè)之間有絕緣塑料片做隔離。 市電輸入端的保護(hù)電路與EMI電路非常完善。 一次側(cè)主電容使用一顆Acon 22微法400V、兩顆萬(wàn)裕電子(SAMXON) 15微法400V并聯(lián)濾波。 藍(lán)色電容主要用來(lái)濾除高頻干擾。 USB TYPE-C插座與磁鐵無(wú)緣。 二次側(cè)輸出濾波采用兩顆25V680微法固態(tài)電容并聯(lián)濾波。 整流橋型號(hào)DB207S。 昂寶 OB2362 PWM IC。 一次側(cè)主開(kāi)關(guān)管,深圳深愛(ài)半導(dǎo)體型號(hào)SIF10N60C。
光電耦合器,EVERLIGHT 型號(hào)EL357N。 次級(jí)同步整流控制器,力生美半導(dǎo)體 型號(hào)LN5S03。
PD輸出保護(hù)MOS,型號(hào)WSP4407。
同步整流MOS,絲印S0040。
PD控制器,偉詮型號(hào)WT6632F。
使用POWER-Z觸發(fā)PD模式顯示在PD模式下各電壓所支持最大電流列表,9V與12V輸出的功率略高于外殼標(biāo)稱功率。
使用POWER-Z觸發(fā)快充模式,完整支持QC2.0&QC3.0。
全家福。 三、四款30W USB PD充電器硬件大比拼 1、電源芯片 蘋果29W采用英飛凌初級(jí)PWM芯片,定制芯片;DELL,也是定制芯片;SIMPTUNE采用昂寶OB2362初級(jí)PWM芯片,閃電狼采用OB2362初級(jí)PWM芯片。 2、協(xié)議芯片 我們拆解的四款充電器,閃電狼采用了偉詮的Type-C接口解決方案WT6630/6632,SIMPTUNE采用威海優(yōu)微UPD300識(shí)別芯片,蘋果采用STM單片機(jī)方案,DELL采用自家定制識(shí)別芯片方案。 3、成本分析 由于30W的PD充電器輸出電流不大,對(duì)成本敏感的廠家沒(méi)有采用同步整流方案,采用了低成本的肖特基整流方案。同步整流的需求,在這個(gè)功率級(jí)別的充電器上不是必須。輸出電容基本都是固態(tài)。成熟的AC-DC方案加上USB PD識(shí)別調(diào)壓通過(guò)光耦反饋輸出。 四、USB PD充電器背后的技術(shù)演進(jìn)史 由于技術(shù)普及是由于市場(chǎng)推進(jìn),USB PD 充電器也一樣,這種小功率的USB PD 充電器實(shí)際上和我們熟知的成熟的QC充電器是一樣的,從QC識(shí)別換成了支持USB PD和QC的識(shí)別IC,然后接口從USB-A換成了Type-C接口,提高了輸出功率,元件耐壓相應(yīng)提高,支持20V輸出,以及輸出開(kāi)關(guān),傳統(tǒng)的QC充電器成為了現(xiàn)在的USB PD充電器。 五、從四款30W USB PD充電器看去 1、30W功率檔的USB PD充電器,隨著元件集成度和效率的越來(lái)越高,體積也將越來(lái)越小,支持的電壓檔位也趨向于齊全,做到小而精。 2、USB PD充電器將向兩個(gè)方向發(fā)展,一種是面向手機(jī)、游戲機(jī)的小功率充電器,更看重于體積和便攜性。一種是面向于筆記本的大功率充電器,提供足夠大的功率滿足這類耗電大戶的需求。 3、進(jìn)口芯片方案和國(guó)產(chǎn)方案各有所長(zhǎng)。對(duì)于蘋果這類追求高性能的品牌更傾向與使用國(guó)外方案,而面向普通消費(fèi)者的更傾向于使用國(guó)產(chǎn)方案。國(guó)產(chǎn)方案在易用性和兼容性方面做的很是給力,相信國(guó)產(chǎn)方案能占據(jù)絕對(duì)多數(shù)市場(chǎng)。